Усилитель построен на транзисторах серии ThermalTrak от известного производителя On Semiconductor. Эти транзисторы представляют собой новую версию топовых моделей MJL3281A и MJL1302A и имеют встроенные диоды для организации термокомпенсированных цепей смещения выходного каскада.
В результате этого исключается регулировка тока покоя выходного каскада и отпадает необходимость в классическом умножителе напряжения для термостабилизации тока покоя выходного каскада и решается ряд конструктивных вопросов по снижению термического сопротивления радиатор-транзистор.
Усилитель выполнен на двухсторонней печатной плате, хотя для такой относительно простой конструкции это казалось бы необязательно. Однако, двухсторонняя разводка проводников позволяет оптимизировать их расположение, с целью минимизации взаимных наводок и компенсации магнитных полей, создаваемых асимметричными токами выходного двухтактного каскада класса B (об этом мы писали в цикле статей «Немного о блоках питания»).
Особенности и характеристики
Для начала небольшое замечание: авторы в описании своего усилителя часто упоминают то режим «АВ», то режим «В». На самом деле усилитель относится к классу «АВ», то есть на малых уровнях сигнала он работает в классе «А», а на высоких мощностях переходит в класс «В».
Если в первом случае (для малых сигналов, класс «А») борьба с магнитными полями и пульсациями в цепях питания не представляет больших трудностей из-за малых значений и симметричности токов, то при переходе усилителя в класс «В» токи становятся несимметричными и напряженность магнитных полей будет значительной. Эксплуатировать усилитель с максимальной мощностью 200 Вт на уровнях 3-5 Вт как-то нецелесообразно. Поэтому авторы уделили особое внимание получению максимальных характеристик (и соответственно устранению или компенсации всех негативных факторов) на мощностях близких к пиковой, то есть в режиме «В».
Схемотехнические и конструктивные решения, применённые в конструкции, позволили получить:
- Очень низкие искажения
- Отсутствие регулировки тока покоя
- Двухстороннюю печатную плату с простой топологией проводников
- Компенсацию наводок магнитных полей при работе в классе «В»
Основные технические характеристики усилителя:
- Выходная мощность: 200 Вт при нагрузке 4 Ом; 135 Вт при нагрузке 8 Ом,
- Частотная характеристика (при мощности 1 Вт): 4 Гц по уровню –3 dB, 50 кГц по уровню –1 dB
- Входное напряжение: 1.26 В при выходной мощности 135 Вт и нагрузке 8 Ом
- Входное сопротивление: ~12 кОм
- Гармонические искажения: < 0.008% в полосе 20 Гц-20 кГц (нагрузка 8 Ом); типовое значение < 0.001%
- Отношение сигнал/шум: менее 122 dB при мощности 135 Вт и нагрузке 8 Ом.
- Коэффициент демпфирования: <170 при нагрузке 8 Ом на частоте 100 Гц; <50 на частоте 10 кГц
Усилитель «Stonecold» 200 Вт/4 Ом
Основные преимущества:
- Потрясающее, собранное и детальное звучание
- Проникновенный вокал, создающий впечатление общения с исполнителем
- Высочайшая термостабильность даже при работе на полную мощность. Выходные транзисторы работают в классе В, поэтому не подвержены саморазогреву.
- Мощность до 200 Вт при простотой и ОЧЕНЬ дешевой реализации.
Начало этой истории положило прочтение публикации и ее обсуждение на протяжении более года на форумах Vlab и Ussr Hi-Fi. С тех пор стало очевидно, что без оригинала статьи, с которого и была скомпилирована, дальнейшее усовершенствование усилителя Гумеля превратится в вытаскивание гланд через … ну вы меня поняли. Статью эту удалось найти. Ниже приведен скан оригинала и сделанный мною перевод.
Базовый принцип усилителя с токовым управлением был впервые описан в «Электоре» (см. Электор №8 и 21). Если кратко подытожить, его схема использует эффект четырех пассивных компонентов (моста) R2, R3, L и C, показанных на рис.1, благодаря которому нелинейная характеристика выходного каскада становится не важна. Таким образом, стало возможным использование выходного каскада класса В (т.е. смещение на базах выходных транзисторов ниже потенциала отсечки, поэтому их ток покоя равен нулю) со всеми его преимуществами и без присущих ему недостатков (переходные искажения) в данной конструкции.
Схема, показанная на рис.2 функционально реализует принцип токового управления, описанный выше. Если верить автору, данный УМЗЧ позволяет получить 100 Вт при работе на 4 Ом нагрузку, при этом Кг на частоте 1кГц заявлен 0,006% при мощности 60 Вт. Если имеется оборудование, позволяющее произвести точные измерения Кг, C3 может быть заменен на переменный конденсатор емкостью 22 пФ, и последний настроен по минимуму искажений.
Схема также содержит нововведение в виде эквивалентной нагрузки (R9).
Выходной каскад управляется (через транзисторы Т2 и Т5) транзисторами Т1 и Т4, включенными последовательно в положительные и отрицательные плечи питания ОУ соответственно. Это также улучшает скорость нарастания ОУ 741 (имеется в виду LM741 и клоны). Если, однако, применяется более скоростной ОУ (например, LF357), то номиналы R4 и R7 должны быть изменены для обеспечения такого тока покоя ОУ, чтобы выходные транзисторы оставались закрытыми.
Грэм Шмидт (Германия)
Не смотря на то, что сама идея в своем развитии, несомненно, позволяет получить высочайшие параметры при мизерных схемотехнических и денежных затратах, элементарная база, примененная Шмидтом, без сомнения, отстала от дня сегодняшнего. Сегодня стали доступны высокоточные ОУ с впечатляющим быстродействием и скоростью нарастания, мощные малошумящие транзисторы, почти не требующие подбора в пары, высокочастотные диоды с низким порогом открытия и недорогие стабилитроны, точность напряжения которых не хуже долей процента и слабо зависит от температуры. Более того, сейчас эти компоненты сравнительно дешевы и доступны.
На основании этих фактов, непрерывных экспериментов и поисков, смены схем и плат, было получено оптимальное сочетание номиналов и параметров устройства, схема которого приведена ниже:
ОУ. Был выбран распространенный TL071 как музыкальный, скоростной ОУ с малым напряжением смещения, что очень критично в данной схеме, т.к. без C1 данный УМЗЧ может работать, фактически, как усилитель постоянного тока, поскольку не содержит емкости в цепи ООС. Лучшим TL071, из побывавших в моих руках, был ОУ производства Texas Instruments®. Смещение на выходе без калибровки составляло не более 3 мВ. Для нормальной работы УМЗЧ необходимо, чтобы смещение на выходе не превышало 30 мВ. Но, поскольку достать ОУ элитных фирм, таких как TI (Texas Instruments®), NS (National Semiconductors®) и AD (Analogue Devices®), с малым напряжением смещения не всегда удается, на плате предусмотрено место для установки подстроечного резистора (номинал берется из даташита) формата CA-6V или аналогичного.
Возможные замены (от наиболее предпочтительных к наименее):
Элитные ОУ Burr-Brown и т.п., TL071 производства “низких” брэндов типа ST, КР544УД2А, КР544УД1А, КР140УД608, КР574 и т.п.
Замена ОУ повлечет за собой и изменение параметров ОООС и местных ООС. Емкость C2 установлена для того, чтобы компенсировать падение усиления с увеличением частоты для ОУ 741. Для TL071 эта неравномерность проявляется далеко за пределами звукового диапазона, а поэтому не требует коррекции. Одним из форумчан Vlab этот конденсатор был вообще исключен. Я же предлагаю установку емкости порядка 500 – 1000 пФ для стабильности схемы и джампер JP1, который позволяет отключить эту коррекцию.
Стабилитроны были установлены в делители баз транзисторов Эмиттерного Повторителя (ЭП), образованного VT1 и VT2. Вместе с резисторами R5 и R6 мощностью 0,5 Вт стабилитроны образуют параметрические стабилизаторы, позволяющие менять питание УМЗЧ в широких пределах, не пересчитывая резистивных делителей. Для наилучшего результата стабилитроны желательно подобрать парами по напряжению стабилизации в пределах 12 – 13 В, но обязательно одинаковые. Напряжение 15 В недопустимо, т.к. тогда ОУ в данной схеме может выйти из строя или уйти в крайне нелинейный режим.
В моей конструкции использованы 1N4742A, как вариант BZX55C12 или отечественные, но они требуют подбора, т.к. разброс у них больше.
Диоды также отвечают современным тенденциям. Вместе с резисторами R15 и R16 диоды D1 и D2 выполняют функции термостабилизации предвыходного (VT3, VT4) каскада, а также предотвращают протекание тока покоя через транзисторы выходного (VT5, VT6) каскада даже при значительном прогреве устройства.
Защитные диоды D3 и D4 предусмотрены 1N4007, однако устанавливаются они только в случае, если в выходных супер-бэтта транзисторах отсутствуют встроенные. В моем случае, в TIP142/147 эти диоды есть. При установке транзисторов типа 2SC5200,2SA1943 диоды D1, D2 должны быть германиевые импульсные типа Д311 или маломощные диоды Шотки, важно, чтобы падение напряжения на прямом переходе диода было 0,25 – 0,3 В.
Диоды D6 и D7, включенные в прямом смещении, в комбинации с конденсаторами С4..С7 препятствуют проникновению наводок в каскад питания ОУ, возникающих в связи с большим потреблением выходного каскада на высокой мощности.
Транзисторы. Выходной каскад был оставлен без изменений, его характеристика не имеет значения. В ЭП были установлены популярные высокочастотные транзисторы BC546/556. В эмиттерные цепи предвыходного каскада были включены ограничивающие резисторы R15, R16, помогающие стабилизировать ток покоя. Кроме того, по напряжению на этих резисторах удобно измерять ток покоя. Его величина – 20 мА. Т.о. напряжение на резисторах должно быть 15 * 0,02 = 0,3 В.
Транзисторы предвыходного каскада подбирались по звучанию. Все рассмотренные варианты звучали по СЧ и ВЧ примерно одинаково, однако TIP31C/32C производства Fairchild Semiconductors® (Опасайтесь подделок!!!) дали не только отличную вокальную картину и детальность, но и наиболее собранный и плотный бас. С целью термостабильности, кроме вышеописанных мер, VT3 и VT4 разнесены на разные концы платы и установлены каждый на отдельный небольшой пластинчатый теплоотвод с площадью поверхности около 30 см2.
Резисторы C1-4 (углеродистые) или МЛТ (металлопленочные). Все, кроме указанных отдельно, на 0,125 – 0,25 Вт.
Конденсаторы С12, С3 – К10-17б; С1, С4, С6, С8, С10 – К73-17; С2 – К73-9.
Остальные – электролиты, лучше известных японских фирм – Rubycon, Mitsumi, Matsushita (Panasonic), Samsung, Sanyo, Jamicon.
Настройка
Настройка выполняется с отключенными транзисторами выходного каскада. VT5 и VT6 впаиваются в последнюю очередь.
Катушка выполнена на оправке d=7 мм в два слоя и содержит 9+7 витков медного провода диаметром 0,8 мм в лаковой или эпоксидной изоляции. Пропитана клеем “Момент” или парафином для жесткости. От точности и качества катушки во многом зависит конечный результат.
Балансировка. Для проверки сначала установите R7 и R8 по 180 Ом. Подключите питание усилителя через мощные проволочные резисторы (не менее 5 Вт) сопротивлением примерно по 50 – 100 Ом каждый. Это позволит избежать возможных пробоев, перегрева, перегрузки БП и прочих проблем. На предвыходные транзисторы устанавливаются пластинчатые теплоотводы. Вход накоротко замыкаем на землю.
Теперь подаем питание усилителя и измеряем постоянное напряжение на его выходе. Если оно меньше 30 мВ, то вам повезло и ОУ калибровать не надо. В противном случае в плату устанавливается подстроечный резистор и с его помощью на выходе устанавливается нулевое напряжение. Номинал и схема включения подстроечного резистора выбираются исходя из технической документации на микросхему.
Ток покоя предвыходного каскада 20 мА. Устанавливается подбором резисторов R7, R8 до получения на резисторах R15, R16 напряжения 300 мВ. Все эти резисторы должны быть подобраны в пары с максимально возможной точностью. Начните с сопротивления 180 Ом. Для разных ОУ и транзисторов номиналы могут меняться от 180 до 330 Ом. Чем больше сопротивление резисторов R7, R8, тем выше ток покоя предвыходного каскада.
Теперь установите выходные транзисторы. Они крепятся на теплоотвод площадью около 300 см2 через слюду с термопастой на винтах с изолирующими втулками. Еще раз проверьте ток покоя.
Баланс моста. Этот пункт выполняется только при наличии осциллографа и генератора (можно с компьютера). Необходимо подать на вход 15-20 кГц синусоиду. Сначала выставить небольшой уровень и посмотреть на участок вблизи оси. Если на нем заметны “прогибы” синусоиды, то настройка нужна. Для этого вместо С3 устанавливается подстроечный конденсатор примерно на 30 пФ. Его изменением добиваются исчезновения участка “недокомпенсации”.
Еще раз проверьте ноль на выходе. Настройка завершена!
Печатная плата выполнена из одностороннего фольгированного текстолита толщиной 1,5 мм. Размер платы 90х60 мм. Ниже даны раскладка элементов и рисунок печатной платы для лазерно-утюжной технологии (ЛУТ). C5 и C7 устанавливаются под платой со стороны фольги. D6 и D7 – вертикально.
Параметры правильно настроенного усилителя:
Коэффициент усиления по напряжению
Кu: 20,5
Напряжение питания Uпит: ±15 – ±45 В
Номинальная мощность P при (Uпит ±30 В/4 Ом): 100 Вт
Максимальная мощность Pmax (Uпит ±45 В/4 Ом): 200 Вт
Чувствительность по входу Uвх: 1В
Суммарный коэф-т всех видов искажений при P = 60 Вт 4 Ом, Kd: 0,006 %
Ток покоя усилителя Ixx: 20 – 30 мА
Ток покоя выходного каскада: 0 мА
Полоса воспроизводимых частот по уровню –3 дБ: 5 – 100000 Гц
Звучание на данный момент превосходит все слышанное мною. А именно: Quad 405 (Hungary), SAR Whisper, TDA7294 доводка схемы, TDA2050, TDA2050 ИТУН, LM1875, LM1875 ИТУН, LM3886, LM3886 доводка схемы, LM3886 Инвертирующее включение, RRR У-7101 Hi-Fi тюнинг, Кумир 35У-102С тюнинг.
Более того, по мнению многих, слышавших Stonecold, его звучание уверенно опережает все промышленные импортные аппараты до $800 и многие после. Отличительные особенности – очень развернутая, проникновенная подача вокального материала, однако без навязчивости и “визга”, характерного для многих усилителей (впечатление, будто исполнитель поет именно для Вас, а не в пространство). Детальная проработка быстрых групповых пассажей, собранный, упругий бас. Не слишком глубокий, но более точный, чем у многих. Если Вы любите бас, накатывающий волнами, мощный и обволакивающий, но менее динамичный – поставьте на выход усилителя комплиментарную пару 2SA1943/2SC5200. Высокие частоты – серебристые, без свиста и срывов. Детальные, благодаря достаточно малому уровню интермодуляций. Например, в композиции “Away from Me” Evanescence звук капель дождя, ударяющихся о металл, легко отличим от тех, что падают на землю. В абсолютном большинстве вышеуказанных усилителей, звук дождя просто сливается в общую кашу.
И еще, его просто приятно слушать часами, он не утомляет. Он просто дарит вам музыку.… До встречи, в новом сознании.
Печатная плата
Литература:
- Гумеля Е. Качество и схемотехника УМЗЧ – Радио №9 1985г.
- Schmidt G. Current Dumping Amplifier
Благодарю всех, кто принимал участие в судьбе проекта. Отдельное спасибо Шабалину Леониду, поддержавшему меня и внесшему свой вклад в создание данного материала.
Автор: Лишманов Николай aka Lincor, (Москва)
2005
Lincor_nobox@inbox.ru
Описание схемы
На рисунке представлена принципиальная схема усилителя мощности:
Принципиальная схема усилителя (увеличение по клику)
Входной сигнал через конденсатор ёмкостью 47 мкФ и резистор сопротивлением 100 Ом поступает на базу транзистора Q1, дифференциального каскада, собранного на транзисторах Q1 и Q2. Здесь используются малошумящие транзисторы фирмы Toshiba 2SA970, так именно этот каскад вносит самый большой вклад в итоговый уровень шума всего усилителя.
Усилитель охвачен петлёй общей отрицательной обратной связи, номиналы элементов которой определяют коэффициент усиления. При указанных на схеме номиналах он составляет 24,5 раз.
Конденсатор в цепи отрицательной обратной связи обеспечивает 100% связь по постоянному току для поддержания нулевого потенциала на выходе усилителя без применения дополнительных интеграторов и т.п. При ёмкости в 220 мкФ он обеспечивает нижнюю граничную частоту 1,4 Гц по уровню -3 дБ.
Простой самодельный усилитель мощности НЧ на пяти транзисторах 100-200 Ватт (TIP142, TIP147)
Комментарии (43): #1 Владимир Январь 08 2022 +21
Собрал данное устройство. По ошибке при первом включении подключил неправильно полярность вылетел диод один 4001 D4 и конденсатор 220мкф 63в С11 рванул, заменил, транзисторы все прозвонил рабочие 100пудов. Итог при включении постоянка на выходе(лампочка 12в горит ярко(24вольта причем обратной полярности)) и греется резистор R4 и дуется конденцатор С2. Народ если кто знает решение отзовитесь, может схема нерабочая? кто собирал?
#2 root Январь 09 2022 +19
После подобного случая проверку стоит начать с отключенного от усилителя источника питания, прозвонить выпрямительные диоды и измерить напряжения на выходе для каждого плеча (+ и земля, — и земля). После этого:
- Проверка монтажа, нет ли лишних соединений, все ли детали хорошо пропаяны, соответствует ли соединения на печатной плате принципиальной схеме усилителя;
- Проверка номиналов всех деталей — сопротивление резисторов желательно проверить тестером, диоды и транзисторы прозвонить;
- Все электролитические конденсаторы желательно заменить, некоторые уже могут быть подпорчены и без внешних признаков неисправности;
- Перед включением усилителя в разрыв каждой линии питания можно временно подключить по лампочке рассчитанной на напряжение питания, или же по предохранителю на 2-3А.
#3 Владимир Февраль 26 2022 +19
Спасибо большое, думал никто и не ответит. Все хорошо пропаяно, все детали прозвонил. Может дело в питании, я брал с компьютерного блока питания 2 обмотки по 12вольт переменки в итоге выпрямления получил +30 общий -30 вольт может этого много?)))) Ну или может у меня не те транзисторы, TIP142 и TIP147 только вот они нифига не похожи на те что тут на фотографии(больше по размерам). Самое интересное то что когда я мерю напряжение на базе одного из них(TIP) то у одного 2вольта а у другого чет в районе 50вольт. Я не мега шарю в радиоделе просто увидел решил собрать плату вытравил с принтера так что ошибки не может быть. Ездил даже в сервисный центр с моим устройством, развели руками не могут понять принцип этой схемы. Жаль потраченного времени и денег. Понимаю что моя ошибка что поторопился но блин я же поменял неисправные детали и все ровно не работает. Жаль что мальенькая вероятность работы схем из интернета. Думаю может это все 241 транзюк виноват или мелкий 556. Но и их я менял))) Так что……..
#4 root Февраль 27 2022 +18
Насчет компьютерного БП — в данном случае идея не очень хорошая, там скорее всего нужна более серьезная переделка чем просто домотать/отмотать обмотки. И еще, насчет линий питания 12В, которые присутствуют изначально в компьютерном БП — одна из них (синий провод, -12В) рассчитана на очень маленький ток (0.3-0,5А). Здесь лучше использовать хотя бы 4 аккумулятора по 12В (24+24В) или же достать/изготовить трансформатор с двумя вторичными обмотками на напряжение порядка 30В и ток 4-6А. После выпрямления диодным мостом и сглаживания электролитическими конденсаторами получим напряжение где-то в районе 2х40В. Проверить тестером диоды D2, D3, D4, они должны быть такого номинала как на схеме, это важно. Вполне возможно что вы в шаге от работающей схемы, кто знает…
Схема двуполярного блока питания:
#5 Andriy Август 07 2022 +20
яке навантаження в Омах можна давати
#6 root Август 07 2022 +19
4 Ома, 8 Ом…
#7 Александр Анатольевич Март 05 2022 +19
Этот усилитель собирать НЕЛЬЗЯ! Он горит, как с добрым утром. Я уж не знаю, что там в нём прекрасно сбалансировано, но лучше сделать какую нибудь другую схему, например усилитель Брагина 1, Трошина ( модернизированный ) Лайкова , Худа, и. т.д.
#8 March Март 07 2022 +24
Ездил даже в сервисный центр с моим устройством, развели руками не могут понять принцип этой схемы***** обходите этот «сервис» стороной.. там неучи.. классический вариант унч….это им не модуля и емкостя менять….за нереальные деньги..не понимая как это работает..
#9 паша Март 14 2022 +19
Я собирал его работает отлично ,у друга работает до сих пор на s90 4om жалоб нет легкая схема и повторяемость 100% работает без настройки!
#10 CcbikyH Март 14 2022 +19
Печатка разведена криво, смещение выхода мало, температурной стабилизации нет — он сгорит.
#11 АЛЕКСЕЙ Июнь 02 2022 +17
Собрал. Работает от 40 вольт на входе. Мощность довольно хорошая. Но тестил его без радиаторов и в итоге после минуты работы сгорели все транзисторы. Так что даже не стоит пытаться запускать его без дополнительного охлаждения
#12 Master Апрель 06 2022 +14
Собирал на ТИПАХ. Круто играл, питание около 36 вольт +/-, вместе 72 вольта было чтобы понятнее, питание брал от старого видеомагнитофона. ТИПЫ сгорели даже при радиаторе… Поменял и ещё установил 2 кулера от компа. Сделал отдельный включатель чтобы они не шумели когда нужно послушать тихо. В общем обдув хороший нужен на большой громкости. Схема супер. Самая легкая и очень мощная. Даже мне без опыта удалось собрать для эксперимента.
#13 АНАТОЛИЙ Июнь 23 2022 +16
Подскажите пожалуйста для чего стоят диоды D5-D8,какую функцию выполняют,шунтируя резисторы R9-R10.
#14 Seawar Июнь 24 2022 +11
Анатолію. Певно, на малих потужностях працюють резистори, забезпечуючи лінійність і стійкість до збудження, а на великих сигналах такий номінал резистора приведе до великих теплових втрат, падіння максимальної потужності, тому резистори шунтуються діодами. Це дещо погіршує лінійність, але на великих рівнях сигналу це вже стає непомітним.
#15 АНАТОЛИЙ Июнь 25 2022 +11
Seawar спасибо.общий смысл я уловил,но если кто русскоязычный пояснит чуть подробнее,и ответит на вопрос:Можно ли такое включение диодов как на схеме D5-D8 в УМ Одисей у-010. Буду благодарен.
#16 Артем Август 27 2022 +8
Собрал, все четко, все проверил(вроде как), но не выдает ни малейшего звука, напряжение питания от 24в трансформатора, после диодного моста с кондкром чуть больше, может не хватает питания?в чем проблема? кто знает? Какое минимальное напряжение для этой схемы?
#17 root Август 28 2022 +9
Здравствуйте, Артем. У вас в трансформаторе две вторичных обмотки по 24В, после выпрямителя и конденсаторов получится приблизительно 33В+33В, на выводах диодного моста — 66В. Теоретически, схема должна работать от такого напряжения питания. Сверяйте печатную плату со схемой, прозванивайте на исправность все и транзисторы и диоды, внимательно проверяйте правильность установки всех остальных деталей.
#18 Артем Август 28 2022 +8
Трансформатор тп 112-16 вторичка одна на 24 в транзисторы позвонил все рабочие схему переделывал посность ю все чётко, заметил такую вещь на тип 147 есть напряжение а 142 нету. Как я понял нужно две вторички? И сразу если взять трансформатор тп 115-к12 две вторички 18в 0,5 А, подойдет или нужен мощнее?
#19 root Август 28 2022 +7
Артем, первым делом поищите информацию о том, что такое двуполярный источник питания для усилителя звука и как он работает.
На рисунке 2 и в комментариях приведены схемы блоков питания для этого усилителя, там показано что нужно 2 вторичных обмотки! Трансформатор для этого УНЧ нужен мощностью 250-300Вт и более, это также указано в статье.
Предложенный вами ТП-115 2х18В 0,5 А — это мощность примерно 18-20Вт, этот усилитель даже не «чихнет» с таким питанием.
Можно порекомендовать вам отложить эту схему на некоторое время, поскольку работать в ней придется с достаточно большими напряжениями питания 48В+48В=96В, учитывая отсутствие многих знаний и опыта, это может быть очень опасно!
Изучите все нужные вопросы, разберитесь с работой схем, техникой безопасности при наладке мощных усилителей звука и тогда возвращайтесь к наладке этого УНЧ.
#20 Артем Август 28 2022 +9
Некоторые схемы я уже собирал, в данный момент перехожу как раз на мощные, а значит мне нужен тор на 2 x24 1,5 A как минимум, я понял
#21 Александр Сентябрь 22 2022 +7
Собрал усилитель скопировал данную плату, работает мягко и четко без искажений, детали все по схеме. Частоты радуют и звук мощный, благодарочка создателю схемы за этот усилитель.
#22 rafick Январь 25 2022 +12
Тоже собрал, но не нашел в своем магазине нужных деталей. Вместо TIPов использовал кт8101а + кт503е и кт8102а + кт502е. Вместо BD241C — 2SС2073. Диоды другие. Играет на 2 ома отлично. Есть усь на tda7294, так транзисторный делает ее по всем параметрам — есть бас и нет слышимых искажений. Радиатор холодный на малых мощностях. Сначала был теплым, но победив возбуд, остыл.
#23 Сергей Февраль 10 2022 +6
Помогите пересчитать сопротивления этого УНЧ для питания от источника +-24V
#24 Паяльщик Март 30 2022 +2
Что то деталей много.Как то бы попроще.
#25 root Март 31 2022 +3
Там где меньше деталей и проще — можно что-то выбрать из схем усилителей мощности звука на микросхемах.
#26 Олександр Май 05 2022 +5
Собирал этот усилитель просто ради эксперимента когда не было чем заняться. Правда по немного другой схеме:
Заработал сразу после сборки. Причем уже работает два года в клубе и качает колонки по 250 Вт каждая (НЧ 15″ 200 Вт + ВЧ 50 Вт). Питание +/- 45В от трансформаторного БП. На охлаждение радиатор установлен вентилятор. Если кому-то интересно то могу сделать фото.
#27 root Май 05 2022 +8
Здравствуйте. Фото готового варианта усилителя думаю многим будет интересно.
#28 Олександр Май 06 2022 +4
Ок. Завтра Пойду в клуб и сделаю фото.
Кстати, сейчас сделал два варианта печаток усилителя по схеме с этого сайта. Просто стало интересно действительно ли будет отличатся звук (мощность) из-за того, что в схему были добавлены несколько деталей. После сравнения напишу. Фото сброшу сразу.
#29 Олександр Май 08 2022 +2
А теперь внимание вопрос!!!!!!!правильно ли включён конденсатор С3 ????? Если я не ошибаюсь, то он должен быть подключён ПАРАЛЛЕЛЬНО резистору R5. Или я ошибаюсь?
#30 Олександр Май 08 2022 +5
Кстати обещанные фото:
Усилитель спаян на печатной плате от усилителя мощности с похожей схемой..
#31 Олександр Май 09 2022 +3
Вот начал собирать этот усилитель и когда дошло дело до транзисторов ВС556 то всплыл конфуз. Практически во всех даташитах указано расположение выводов как К Б Э но у меня тестр показывает Э Б К. Я начал искать и нашёл даташит с цоколевкой Э Б К. Даташит (такие почти все) КБЭ https://html.alldatasheet.com/html-pdf/532902/FAIRCHILD/BC556/484/1/BC556.html Даташит ЭБК (редкость) ЭБК https://html.alldatasheet.com/html-pdf/339623/RECTRON/BC556/292/1/BC556.html Так что те у которых не работает этот усилитель, попробуйте развернуть транзисторы ВС556. После сборки попробую развернуть транзисторы ВС556 и посмотреть что будет. Потом отпишусь.
#32 root Май 09 2022 +2
В оригинальной статье автора конденсатор С3 включен именно так. Автор указывал что компоненты C3,C5,C6,C7, C9, C10, C11, C12 и R11 на плате усилителя служат по большей части для предотвращения самовозбуждения и подавления помех. В некоторых схемах усилителей мощности на TIP142, TIP147 параллельно резистору обратной связи (R5 на рис.1) ставят конденсатор емкостью 15-47пФ. Можете попробовать добавить его и подбирая разную емкость послушать что изменится.
В статью добавлена цоколевка для транзисторов BC556B-D, а также прикреплен даташит из сайта onsemi.com. Если есть сомнения по поводу цоколевки транзисторов в наличии, то их можно прозвонить мультиметром и установить в плату в соответствии с принципиальной схемой.
#33 rafick Май 10 2022 +1
А параметры уся кто-нить замерял?
#34 Сергей Май 15 2022 0
Ребят собрал данный усилитель, точь в точь, работает от +/- 19 вольт, если подключаю к нему +/- 37 вольт, работает до переключения трека, во время переключения трека происходит щелчок от самого телефона(воспроизведение с телефона), и вылетает выходной каскад с феерверком. В схеме ошибок нет, всё перепроверил 100500 раз. Что посоветуете?
#35 Александр Компромистер Май 16 2022 0
Щелчок это постоянка; выходной вылетает от сквозного тока. Где-то нужна гальваническая развязка.
#36 rafick Июнь 11 2022 +1
Сергей, возможно на этом щелчке идет самовозбуждение на высоких частотах (>1 МГц). Сквозной ток возникает именно в этом случае, но никак не от постоянки. Такое возможно на некоторых АС с кроссовером, в которых сопротивление на высоких очень велико. В таких случаях на выход усилителя ставят цепь Цобеля-Буше. Схему надо дополнить индуктивностью и резистором. Может помочь.
#37 Серж Декабрь 02 2022 +2
Собирал этот девайс по схеме (# 26 Олександр ). Все работает отлично… Но в процессе конструирования были некоторые нюансы:
- Q4 и Q5 — дифкаскад, ОБЯЗАТЕЛЬНО подобрать эти транзисторы по одинаковой бете (коэф. передачи тока h12). Я брал и КТ3107И, ВС327-40, S9015. Все зависит от питания УНЧ;
- Использовал стабилизированный и не стабилизированный источники питания — емкость конденсаторов блока питания не должна быть меньше 4700 мкф в плече;
- Вместо Q3 (TIP41) брал КТ805 — работает;
- Входной конденсатор С2 ни в коем случае не электролит — керамика, пленка, можно 1, 2, 3 мкф, но басы чуток ослабнут;
- Лучше результат был когда вместо TIP 147 — 142 на выход поставил МР1620 и MN2488;
- R1 — ставил подстроечный, чтобы подкоректировать (0) на выходе.
Печатку делал сам, немножко другая )) [email protected]
Печатная плата —
.
#38 Серж Декабрь 02 2022 +3
Я не профи, я учусь! А знания приобретаю экспериментируя…. Со схемой №1 это было скорее не эксперимент , а издевательство ))) Менял ВСЕ НА ВСЕ, а схема работала…!!!. Менял разные комплементарные пары транзисторов, номиналы всех конденсаторов и резисторов,конечно в разумных пределах . А схема №1 всеравно издавала музыкальный звук (когда отличный, когда искаженный).
И как для любителя: надежная, дешевая, простая, с отличными музыкальными характеристиками, неприхотливая в настройках схема…
Лучший результат эксперимента:
- Выходные транзисторы — (MN2488 и MP1620); С1- 47мкф ; Q3- D2396 (бэта > 1000 );
- диф. каскад — BC 557C (подобрать по одинаковой бэте : >400);
- 5 Вт эмитерные-0,15 Ом;
- С2- 10 мкф, но обязательно керамика или пленка но не электролит (можно 2мкф, 3мкф, но басы чуток ослабнут),
- R1 — 1К и желательно переменный для установки «0» на выходе;
- R5..R3- 2,4 К —- 3,9 К (подбираются под выходные транзисторы);
- все остальное как на схеме.
Удачи, экспериментируйте!!!
P.S. Я уже паяю пятый экземпляр ))) Друзья завалили заказами )))
#39 НИКОЛАЙ70 Март 07 2022 0
Транзисторы TIP142 TIP147 P=125W И Uk-e=100V КАК МОЖНО С НИХ 250-280Ват скачать с одной пары? да и питание +- 48v это максимум для нестабилизированного питания. выход максимум 150ват при 4ом нагрузки
#40 Саня Апрель 28 2022 +2
Здрасте, я начинающий радиолюбитель(прям начинающий). Может кто объяснить примерно как эта схема работает и что для чего? Буду благодарен
#41 root Апрель 29 2022 0
Здравствуйте. Кратко: на схеме — двухтактный усилитель мощности низкой частоты. Вход построен на дифференциальном каскаде из T1 и T2, который управляет вторым каскадом предварительного усиления, собранном на T3 и включенном по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Тот в свою очередь управляет двухтактным каскадом на мощных составных транзисторах T4 и T5, которые включены по схеме с общим коллектором (ОК). Нагрузкой выходного каскада служит катушка динамика.
Что такое «двухтактный усилитель мощности», «дифференциальный каскад в усилителе», «включение транзистора с общим эмиттером», «транзистор и как он работает»…и т.д. — поищите и почитаете в литературе и других статьях по теме.
Эту схему нельзя рекомендовать для начинающих! Здесь понадобится опыт и у же некоторые навыки, например в сборке простого двуполярного блока питания. Нужно будет работать с высокими напряжениями и токами, а без понимания работы таких схемы и умения их налаживать это может быть опасно.
В разделе «Транзисторные УНЧ» есть схемы простейших двухтактных УНЧ.
#42 сэм Июнь 02 2022 0
схема топорная, ничего путного с нее не выйдет. взять хотя бы резисторы R9, 10. 1ом 1вт . какие там 200вт могут быть при этом. максимум что. выдержат эти резисторы 15 ватт да и то едва ли. . автор сей схемы видать полный профан. и что еще более удивительно, что столько народу пытаются этот бред повторить, а потом пишут в недоумении, почему же все сгорает? ! . да один дифкаскад чушь безграмотная. кто знает чего в нем не хватает и что лишнее, поймут, почему вылетают все транзюки.
А те кто пишет хвалебные дефмрамбы к этой схеме, якобы повторив ее, и какая она музыкальная, покажите людям что вы там насобирали, запишите ролик, как все это работает.
#43 Maks Декабрь 14 2022 +1
Перед тем как писать про резисторы R9,10 нужно померить падение напряжения на них, а не врубать умника! Такие ж все спецы тут диванные)))
Конденсаторы обратной связи
Ёмкости конденсаторов на входе и в цепи отрицательной обратной связи несколько больше, чем обычно устанавливают в этих цепях. Такие величины выбраны, чтобы минимизировать возможные искажения в полосе звуковых частот.
Для примера, выходное сопротивление CD-проигрывателя обычно составляет несколько сотен Ом. Если на входе установить конденсатор ёмкостью 2,2 мкФ (типовое значение для входных цепей), то на частоте 50 Гц входной каскад будет «видеть» сопротивление источника сигнала порядка полутора килоом. Конденсатор ёмкостью 47 мкФ на той же частоте будет иметь импеданс всего 67 Ом. (Напомним, что источник сигнала, по сути, является генератором напряжения, поэтому должен иметь низкое выходное сопротивление)
Здесь также не используются (обычно рекомендуемые) неполярные конденсаторы. Они имеют размеры в несколько раз больше, чем простые электролитические конденсаторы, из-за чего склонны больше ловить шумы и наводки. Так как поставлена цель сделать усилитель с минимальным уровнем шумов и искажений, то для этого приняты все меры: схемотехнические решения, выбор элементной базы, конструктивные решения.
Усилитель обладает широкой полосой пропускания, что тоже накладывает свои требования и ограничения на выбор элементов, к монтажу и т.д. с целью минимизации улавливаемых шумов и помех.
Диоды D1 и D2 защищают относительно низковольтный электролитический конденсатор в цепи отрицательной обратной связи в случае выхода усилителя из строя. Кстати, настоятельно рекомендуется снабдить усилитель какой-нибудь системой защиты акустических систем. У авторов она перекочевала из предыдущей конструкции, поэтому здесь её описание не приводится.
Использование двух диодов вместо одного гарантирует отсутствие нелинейных искажений из-за ограничения пиков сигнала в цепи обратной связи (около 1 В, а два диода дадут ограничение на уровне порядка 1,4 В).
Усилитель «Тройка» (2+1) ZK-TB21 50W*2+100W TPA3116D2. Разделяй и наслаждайся.
Вместо эпиграфа: «АУДИОЛАБОРАТОРИЯ. Инженерам вход категорически воспрещён!»
О преимуществах звуковоспроизводящих систем, в которых низкочастотное звено выполнено отдельным агрегатом, сказано много. Системы удобные, пользуются заслуженным спросом, а спрос, как известно, порождает предложение. Что же касается платформы Алиэкспресс, то предложений масса, лишь выбирай по вкусу. Но, как говорят, не пощупаешь, не поверишь. Вот и я решил пощупать. Заглянул на Али. А там в бестселлерах ZK-TB21 50W*2+100W, новинка. Тем более, попал на пятидневную скидку в десять процентов. Надо брать. Взял. Через три недели приехал ко мне набор DIY. Музыку любите? Тогда прошу в музыкальную гостиную, друзья. Пододвигайте поближе ваши кресла!
Что же оно такое? Устройство предназначено для трёхканального воспроизведения звукового сигнала. Два стерео канала СЧ-ВЧ и один общий для них НЧ (LFE) канал. Источник сигнала может быть подключен к устройству как через блютуз (заявлен 5.0), так и по физической цепи посредством шнура со штекером 3,5 мм. Устройство может питаться от источника постоянного тока в диапазоне напряжений 12-24 вольта. Для полной реализаций заявленных характеристик этой платы мощность источника питания должна быть на менее 100 Ватт. То есть, обеспечивать ток в пределах четырёх-пяти Амперов. Как показала практика, для комфортного озвучивания комнаты 6-8 кв.м. достаточно даже источника питания 12 Вольт/1 Ампер. Разумеется, при соответствующей чувствительности громкоговорителей. Питание к плате может быть подключено либо через стандартный штекер 5,5/2,1 (2,5), либо двухпроводной линией через двухконтактный разъём. В цепи питания установлена защита от переполюсовки — диоды Шоттки SS54. На плате расположен шестиконтактный винтовой плинт (клеммная колодка), к которому подключаются провода громкоговорителей и закрепляются винтами. Электрическая часть схемы. Оконечные усилители представляют собой интегральные усилители класса «D», реализованные на небезызвестных микросхемах TPA3116D2. На одной из микросхем собран двухканальный усилитель стереосигнала, на второй — одноканальный усилитель канала НЧ, здесь микросхема включена по схеме с удвоением выходной мощности. Предварительный усилитель и разделительные фильтры собраны на операционных усилителях NE5532. Четыре усилителя в тракте каждого канала. Пользователю доступны следующие регулировки. Регулировка уровня сигнала. Поскольку тонкомпенсация не предусмотрена, а регулятор имеет линейную характеристику типа «В» (латиница!), то регулятором громкости назвать такую регулировку не могу. Разве что РМГ — регулятор максимальной громкости. Регулировка ВЧ и НЧ в стерео каналах. Регулировки уровня и частоты среза канала НЧ. Глубину регулировки мы ещё увидим. Об этом ниже. Честно говоря, я надеялся на то, что разделение полос будет организовано разделительным фильтром с регулируемой частотой раздела. Напрасно. Здесь фильтр типа ФНЧ, хоть и с регулируемой частотой среза. Полоса же стерео каналов просто ограничена снизу фильтром высоких частот, поэтому использовать плату в качестве двухканального усилителя не получится из-за спада на НЧ. В радио модуле блютуз применена микросхема АС20ВР07277-25А4. Информации по корпусу в сети — ноль. Но насколько я понял, это некий универсальный звуковой 32-битный процессор, позволяющий воспроизводить всё что угодно, включая USB и твердотельные накопители. Если кто-то разбирался с ним подробно, отпишитесь в комментариях. Понимаю, эта часть повествования была весьма скучна. Но без неё тоже как бы и нельзя.
Итак, посмотрим,
Что к нам приехало?
Тут будем немногословными. Это коробка, в которой упаковано устройство.
Внутри коробки в пакетике содержимое. Извлекаем на свет божий.
Тут плата в аккуратной «пупырке», а в запечатанном пакетике — корпус в разобранном состоянии, монтажные стойки, винты, ручки управления, двух контактный разъём питания и — отвёртка, чтобы жаждущий рукоприложения DIY-щик не испытывал ни малейших проблем в сборке корпуса усилителя.
Вот она, заветная конструкция. Будем собирать, рассмотрим подробнее. А пока так.
А вот и электрические параметры устройства.
А так зависит выходная мощность от напряжения питания устройства.
Предварительное знакомство состоялось. Пора собрать всё это в коробочку. Благо, всё необходимое для этого заботливо предоставлено продавцом и труда не вызывает. А заодно рассмотрим плату детально.
Плата перед нами. Рядом — набор стоек и винтов, с помощью которых установим верхнюю и нижнюю панель корпуса.
Вид снизу. Честно говоря, было поползновение срисовать монтажку, но… «оставь надежды всяк…»
Звуковой процессор, антенна блютуза, разъём штекера физического соединения.
Разъёмы питания. Штекер и двухпроводная розетка. Между прочим, в цепи каждого разъёма установлен защитный диод. Получается, если подать на каждый из входов переменное от трансформатора со средней точкой, может получиться двухполупериодный выпрямитель. Ёмкость фильтра на плате присутствует. Но пока это лишь идея, не подтверждённая практикой. Забегая наперёд, скажу, что от переменного усилитель тоже работает. Получается однополупериодный выпрямитель. Да, фон при этом слегка проявляется. Но возможность есть.
А это у нас плинт громкоговорителей. На крышке всё досконально расписано, не перепутаешь.
Блок предварительного усилителя и фильтров. Всё чётко и ясно обозначено. А ручки на оси переменных резисторов я уже надел. Виден конденсатор фильтра питания. 6800мкФ/35В. Учитывая максимальное напряжение питание в 24 Вольта, ОК!
А что, вид на гнездо штекера и антенну блютуз уже был? А, не с этой стороны.
А вот и наши стойки. Большие и маленькие.
И панели корпуса.
Устанавливаем длинные стойки.
И короткие стойки.
Перед тем, как закрыть панели, оценим радиатор. Общий для двух корпусов. Размер радиатора 50х25х10 мм. Закреплён одним винтом к плате. К корпусам прилегает на термопасте.
Лицевая панель. Да, размеры невелики, управлять не скажу, что удобно. Но — компромисс есть компромисс.
А это маленький синий глазок. Повернул ручку регулятора уровня вправо — щелкнул выключатель и загорелся светодиод.
Вот так загорелся.
Вот что у нас получилось в результате. Размеры устройства — 118х100х25 мм с учётом ручек управления и весом 195 граммов.
Засим обзорно-сборочная часть повествования подошла к концу. Пора испытать устройство в действии. Испытать усилитель.
REM: Да, а что будет если я задам элементарный вопрос Аудитории: «Что такое усилитель?» Боюсь многие посмотрят с недоумением, но задумаются. Усилитель — устройство, преобразующее энергию источника питания в выходной сигнал повышенной мощности, тождественный по форме и типу входному сигналу малой мощности. Как-то так, если правильно помню. Эх, курсовой по усилителям я сдал около полувека тому… (смайлик!)
Что же, к чему будем всё это подключать? Нужно сделать громкоговорители. В качестве сателлитов у меня будут работать громкоговорители на базе широкополосных головок фирмы RCF c чувствительностью 91 дБ, номинальной/музыкальной мощностью 6 Вт/10Вт, полосой воспроизводимых частот 90Гц-20 кГц и неравномерностью АЧХ 10 дБ. Головки установлены в закрытые ящики размером 24х24х11 см. В качестве громкоговорителя НЧ канала используем щелевой фазоинвертор на базе 25-ГДН-3-4, собранный за три свободных вечера и пока с неухоженным внешним видом. Конструкция свежеиспеченная, так что нужно ещё обдумать, какой цвет и с помощью чего ему придать. Плёнка есть, шпаклёвка тоже. А может просто заказать на Али тканевую оклейку да и… Пока думаю. Может, даже расскажу о процессе. Поэтому пока спрячем его на шкафу и поставим в дальний угол от посторонних глаз подальше, чтобы под ногами не путался. Для того маленьким и делался — 22,5х22,5х32,5 см. из ДСП толщиной 22 мм, а звук из угла даже лучше долетит до уха.
Но зато этот агрегат с такой вот частотной характеристикой по звуковому давлению в диапазоне 30-600 Гц.
Более детальная АЧХ в режимах фазоинвертор (красная)/закрытый ящик (зелёная). Кликабельно, сетка 0,5 дБ.
В процессе экспериментов подключил в качестве LFE два четырёхомных громкоговорителя параллельно («кубики Салтыкова»). Усилитель достойно перенёс и это, сочно пророкотав раскатистым басом по квартире. Найду-ка сейчас записи Максима Дормидонтовича Михайлова, «Застольную песню», например — «Налей полней бокалы…» Эх…
Но поскольку «ничто ниоткуда не возникает и ничто никуда не пропадает» ©, первым делом решим вопрос с источником питания. В наличии несколько импульсных блоков питания, небольшой маломощный регулируемый лабораторный блок питания, и собранный на скорую руку двухполупериодный выпрямитель без фильтра питания. Как я говорил выше, проводился также эксперимент по питанию усилителя напрямую переменным током через однополупериодный выпрямитель, собранный на самой плате. При работе от всех источников усилитель показал однотипные результаты по шумам. При питании переменным током прослушивался небольшой фон переменного тока, что и было ожидаемо. При питании от одного из импульсных блоков питания, включенных в один удлинитель с компьютером — источником аудио сигнала — появились характерные помехи работы преобразователя, которые исчезли при разделении заземления корпусов блока питания и компьютера. Похоже, земля на моём дому не ахти какая. А измерения тут ежегодные, однако. Ну да ладно. Оптимальное питание определилось, как 19-20 вольт. При большем напряжении питания температурный режим оставляет лучшего — радиатор при 25-26 Вольтах даже на холостом ходу рукой держать нельзя. Похоже, если есть потребность в максимальном отборе мощности от усилителя, нужно увеличивать площадь радиатора или обдувать имеющийся. Итак, подключаем к усилителю блок питания 19В/4,75А. Этого предостаточно для моих целей. Вопрос с питанием решён. Включаем усилитель и первым делом оцениваем шумовые характеристики на слух. При регуляторе, установленном в режим максимальной чувствительности, шумы, увы, отчетливо слышны. Поскольку единственный взвешивающий фильтр в моих условиях — собственное ухо, больше ничего не остаётся, как довериться ему. В среднем положении регулятора уровня шумы не ощущаются на слух уже на расстоянии пятнадцати сантиметров от громкоговорителя. Вот, это уже радует. Подадим сигнал? Соединяем по блютуз телефон с усилителем. Слава богу, суфлёра, вещающего на диалекте китайского языка, нет. Но есть характерный «та-дам!». Что же, есть сигнал, так есть. Он появляется как при подключении блютуз, так и при отключении. И это, в принципе, необходимо. Блютуз определяется, как «BT-WUZHI». Ну, «фамилие это у него такое», как говаривал незабвенный персонаж мультфильма. Всё было бы хорошо, но не обошлось без ложки дёгтя. При воспроизведении на тихих участках фонограммы прослушивается характерная помеха типа «сало на сковороде». Помеха присутствует независимо от источника сигнала и типа источника питания. Она маскируется сигналом высокого уровня. Так что любители эстрадной музыки могут не беспокоиться. Но вот слушать подобного рода шипение на фрагментах фонограммы при воспроизведении музыки с широким динамическим диапазоном неприятно. Заметна помеха и при воспроизведении речи, например, прослушивании аудиокниги. Вообще, похоже, что в схеме присутствует нечто наподобие порогового шумоподавителя. Как только прекращается передача данных, в динамиках идеальная тишина. Но характерное срабатывание шумоподавителя ощущается и обращает на себя внимание. Увы, блютуз не порадовал. Правда, случай помог минимизировать помеху. Случайно прикоснувшись к антенне отвёрткой, обратил внимание, что шумы пропадают. Припаял дополнительную антенну к имеющейся.
«Жарящееся сало» в паузах исчезло. Но шум работы самой микросхемы и хлопки шумоподавителя устранить, увы, не представляется возможным. Эфирную помеху убрали, а вот аппаратную — нет. Кроме того, такая доработанная на скорую руку антенна позволила расширить зону действия блютуз. Теперь и три стены ему не преграда. А с «родной» антенной не более, чем пять-шесть метров была. Вот. Теперь, похоже, придётся найти разъём и установить выносную антенну. Ох, уж эта рационализация! Но что поделать, если с ней улучшения налицо.
Далее — AUX. Вот по физической цепи — всё идеально. Главное, подобрать уровень входного сигнала и выставить чувствительность усилителя. Вот прямо сейчас слушаю замечательный джаз. Великолепно! Переключение между блютуз и AUX автоматическое. Блютуз в приоритете. То есть, если подключены два источника сигнала — один по блютуз, другой по шнуру, то воспроизводиться будет сигнал, подключенный по блютуз и не переключится на AUX до тех пор, пока не будет выключен блютуз на источнике. При выключении блютуз усилитель автоматом подхватит сигнал AUX.
Ну что, поставим на компьютер REW и хоть как-то посмотрим, что происходит при вращении ручек регулировок туда-сюда? Измерительного микрофона у меня нет, так что на абсолютные величины рассчитывать не приходится. А вот относительно, а в мире, как известно, всё относительно, представить себе происходящее можно. Давайте быстренько и одним глазком. Нам же слушать, а не…
Для начала глянем, что происходит с регулировкой тембра по ВЧ. Красная — регулятор в положении минимума. Зелёная — в положении максимума. Ну, как вам? Глубина регулировки вверх — 26 дБ! Люди, так это же в двадцать раз! Честно говоря, понятия не имею для сего оно надо. Кутнёт «злостный юзер» ручку «вправо до упора», а потом «это не усилитель, у него верха металлом отдают, там песок сплошной. Как этот класс „D“ вообще слушать можно?!» Ну и причём тут вообще класс «D», а? Во что удивило, так это практически полное отсутствие эффективности регулировки по НЧ в стерео каналах. На слух как бы и происходят изменения, но поймать их микрофоном с явной заметностью не получается. Складывается впечатление, что в схеме применён стандартный пассивный мостовой регулятор тембра, но установлен он в тракте до ФВЧ стерео каналов, который и снизил эффективность этой регулировки практически до нуля. Не имея схемы, невозможно определить точно. Ну и ладно. У нас тут полноценный LFE канал, так что…
А вот такие симпатичные линии у нас получаются при регулировке частоты среза НЧ канала.
Увеличим масштаб. Зелёная — среднее положение регулятора частоты среза фильтра НЧ. А синенькая, как вы уже догадались, это АЧХ сателлитов. Производитель малость обманул сам себя и перестраховался. Неравномерность оказалась всего в пять-шесть дБ вместо заявленных десяти, то бишь, в два раза по звуковому давлению, а не три. Но я предупреждал выше — микрофон не измерительный, калибровочного файла нет.
Увы, я не снял АЧХ при работе с сателлитами другого типа. Но замечу, что тембровая окраска звука сильно зависит от этой регулировки. Многое зависит от фонограммы. Так что тут готового рецепта нет. Всё решат ваши предпочтения, громкоговорители, а также расположение громкоговорителей в помещении. Иногда даже имеет смысл «поиграться» с фазировкой громкоговорителя НЧ канала. В устройствах такого типа, но более высокого класса предусматривается регулятор фазы канала LFE. Это имеет смысл, если громкоговоритель НЧ установлен на отдалении от громкоговорителей стерео каналов.
Что же, мы рассмотрели работу устройства, как такового. Но есть и другие варианты применения этого усилителя. Например, можно использовать его только как усилитель НЧ канала, а сателлиты включить через другой усилитель. Для этого достаточно просто включить два усилителя в параллель по входу. Тоже неплохо, проверено. И есть третий вариант. В нем разделим LFE и стерео каналы программно. К выходу «SUB» звуковой карты подключим наш ZK-TB21 в режиме без сателлитов, а к аудио выходу звуковой карты подключим наш (какой он там у нас? Хоть ламповый!) стерео УНЧ. Разумеется, Линукс Минт 20.1 у вас установлен.
Вот, однако. О всём поговорили, а вот об источнике усиливаемого сигнала — нет!
Итак, открываем терминал и устанавливаем Gedit. Собственно, можно и в любом другом редакторе, но мне больше всего нравится именно этот.
sudo apt-get install gedit
Затем редактируем файл конфига Pulseaudio:
sudo gedit /etc/pulse/daemon.conf
Перед этим стоит спросить систему о поддерживаемых методах ресемплирования. Впрочем, если это страшное слово вызывает у вас когнитивный диссонанс, а слова «ресемплер» и «зло» у вас понятия тождественные, то не надо это делать. Мы просто напросто выключим его.
pulseaudio —dump-resample-methods
и смотрим, что нам предложат выбрать.
Итак, открыли конфиг и нашли в нем строку
; resample-method = speex-float-1
То что там написано, затираем и пишем:
resample-method =copy
а точку с запятой при этом убираем. Всё, каюк ресемплеру. Но если надо — выбираем тот, который вам по нраву из дампа. Советую soxr-vhq или speex-float… да что там мелочиться, прописываем speex-float-10. Только учтите, процентов до тридцати производительности четырёхядерного процессора вы отдадите этим кодеку.
Прописали? Супер! Продолжаем и прописываем вот такое:
default-sample-format = float32le default-sample-rate = 44100 alternate-sample-rate = 48000
Теперь можно сохранить изменения, перезагрузить компьютер и почувствовать разницу. Или не почувствовать.
Но это не всё. Надо выделить канал LFE и установить частоту раздела стерео каналов с каналом сабвуфера.
Снова открываем конфиг «пульсы» и делаем следующее:
remixing-produce-lfe = yes remixing-consume-lfe = yes lfe-crossover-freq = 200
Сохраняем, перезагружаемся.
Вот это «lfe-crossover-freq = 200
» — частота раздела стерео каналов и сабвуфера. В данном случае — 200 Гц. Выставьте то число, которое вам необходимо.
После всего этого к выходу «SUB» звуковой карты подключаете ZK-TB21, а к линейному выходу ваш любимый усилитель. Всё, «вот мчится тройка…» Главное, не забыть переключить систему в режим «Аналоговый объёмный 2.1 выход», выбрав его в меню «Настройки звука». Все варианты опробованы, проверены и работают замечательно. Чувствительность громкоговорителей можно уровнять как регуляторами на усилителях, так и в графическими движками в настройках звука.
Похоже, пора подытожить повествование и прийти к определённым выводам.
Да, устройство не претендует на звание «высокой верности». Тем не менее, как мультимедийная звуковоспроизводящая система вполне оправдывает себя. При подключении источника сигнала по физической цепи нет никаких нареканий. Класс и цена устройства вполне соответствую требованию к подобным системам. Но воспроизведение через радиоканал, увы, оставляет желать гораздо лучшего. Возможно, это проблема именно этого схемотехнического решения, факт остаётся фактом. Чтобы сделать всеобъемлющие выводы, нужно рассмотреть, опробовать и сравнить несколько разнотипных устройств. Пока такой возможности нет. Но компактность, экономичность и доступность своё дело делают. Этот усилитель в самых продаваемых на Алиэкспресс, а покупать его или нет решать вам. Я же не получил желаемого качества воспроизведения через блютуз. Что же касается подключения по физической цепи, то здесь результат зависит только от качества исходного сигнала. И, пожалуй, основной и, по крайней мере, как для меня, главный вывод. Высказанные претензии относятся не к интегральному усилителю мощности класса «D» TPA3116D2. Именно к нему у меня претензий нет. Все претензии, высказанные здесь, относятся к конкретному устройству на базе этой микросхемы. А именно к схемотехнике и реализации предварительного усилителя. Сам же оконечный усилитель нареканий не вызывает. Думаю, основная масса нареканий на такой класс усилителей вызвана в первую очередь именно по этой причине. И если бы не мой перфекционизм по отношению к блютуз каналу, то всё было бы прекрасно.
P.S.
«Пока номер готовился к печати», я пересмотрел некоторые выводы по части работы блютуз. После доработки антенны помеха да, значительно уменьшилась, но осталась. Только теперь она слышна на расстоянии не более двадцати сантиметров от громкоговорителя. На расстоянии более метра её не слышно. Так что устройство можно смело рекомендовать к покупке. Планшет, соединённый по эфиру с усилителем, великолепный Relaxing Jazz на Ютуб… что ещё надо для замечательного тихого зимнего карантинного вечера, пока на улице комендантский час? А, есть у меня, есть то, что «ещё надо», сейчас налью. Десять лет — замечательная выдержка. А суши сейчас привезут.
P.P.S. Ну вот, механический контакт в тракте дал себя знать. А прошло-то всего около месяца. Явно проявились шорохи при регулировке тембра и громкости. Потенциометры никудышные. Механический контакт в сигнальной цепи — тот ещё архаизм. И вот чем это закончилось в итоге.
Р.Р.Р.S И в конце концов ещё одно забавное наблюдение. Переключение AUX/Bt здесь происходит автоматически. То есть, стоит уловить подключенному по AUX усилителю сигнал блютуз, он тут же норовит подключиться к этому блютузу, сигнализируя при этом наличие сигнала громким «Тю-лю-лю!» и на короткое время отключая AUX. И вот теперь я знаю, когда возвращаются домой мои соседки сверху — там две студентки снимают квартиру и вечно ходят с блютуз-наушниками. Когда приходит с работы мой сосед слева, когда вообще кто-то проходит по площадке мимо моей квартиры с включённым блютузом. Прямо шпионские страсти! Благо хоть для подключения требуется подтверждение. А то всю бы музыку в доме слушал.
Драйверный каскад
Основное усиление напряжения дает каскад на транзисторе Q9. Для уменьшения нелинейных искажений входной каскад развязан от драйверного через эмиттерный повторитель на транзисторе Q8.
Для получения максимальной линейности и максимального усиления драйверный каскад нагружен на активный источник тока (выполнен на транзисторе Q7). Базовое смещение и для него, и для источника тока входного каскада (Q5) создает транзистор Q6. Несколько сложные цепи смещения транзисторов Q5, Q6, Q7 обеспечивают максимальное подавления шумов и пульсаций по цепям питания, что важно для усилителя класса «В», где по шинам питания гуляют большие (до 9 А!) и, самое главное, несимметричные импульсные токи.
Если пульсации цепей питания попадут во входной каскад, то будут усилены всеми каскадами и попадут в нагрузку — акустическую систему. То, что мы услышим в результате, скорее всего, нам не понравится. Поэтому в усилителе приняты все меры для предотвращения проникновения шумов и пульсаций из цепей питания в усилительный тракт.
На осциллограмме в центре показан сигнал генератора частотой 1 кГц. Верхний (красный) график — модуляция пульсаций положительной шины источника питания входным сигналом, нижний график — модуляция отрицательной шины питания:
Конденсатор 100 пФ между коллектором Q9 и базой Q8 ограничивает полосу пропускания усилителя. Поскольку к нему прикладывается полная амплитуда выходного сигнала каскада, он должен быть рассчитан на напряжение 100 В или более.
Выходной каскад
Выходной сигнал драйверного каскада на транзисторе Q9 подаётся на транзисторы выходного каскада через резисторы номиналом 100Ом, которые защищают транзисторы Q7 и Q9 от короткого замыкания на выходе усилителя, хотя, конечно, первыми должны перегореть предохранители. Кроме того, эти резисторы предотвращают возможное возбуждение выходного каскада.
Выходной каскад построен на составных комплементарных транзисторах Дарлингтона. Во-первых, это дало возможность использовать высоколинейные транзисторы фирмы ThermalTrak со встроенными диодами, во-вторых, получить максимально полную мощность на нагрузке 4 Ома (минимизировать падение напряжения на выходном каскаде).
Термокомпесация смещения
При использовании четырёх транзисторов фирмы Thermaltrak в выходном каскаде мы имеем четыре встроенных диода для организации термокомпенсированной цепи смещения.
Как показано на схеме, четыре диода включены последовательно между коллекторами транзисторов Q7 и Q9. Такой метод организации смещения выходного каскада был широко распространён в 60-70-х годах. Позднее его сменил, ставший классическим решением, умножитель напряжения на транзисторе.
Обычно ток покоя выходного каскада задает каскад на транзисторе, который крепится на один радиатор с выходными транзисторами, тем самым обеспечивается термическая связь. Такой способ имеет недостатки: во-первых транзистор цепи смещения приходится подбирать, для обеспечения оптимальной термокомпенсации, во-вторых в любом случае присутствует тепловая инерция: выходной транзистор должен нагреть радиатор, радиатор нагреет транзистор цепи смещения и только тогда произойдёт термокомпенсация тока выходного каскада.
Размещение диодов для термостабиилизации в одном корпусе с транзистором решает эти проблемы: диоды имеют характеристики максимально согласованные с транзисторами, поэтому термостабилизация происходит максимально точно, во вторых они расположены на одной подложке с кристаллами транзистора, что делает их нагревание максимально быстрым, исключается посредник-радиатор.
С транзисторами Thermaltrak, благодаря встроенным диодам, ток покоя усилителя быстро стабилизируется после включения и поддерживается очень точно, не зависимо от изменения напряжения питания или уровня выходного сигнала. Фирма производитель также утверждает, что линейность каскада с таким смещением выше, чем при использовании обычного транзисторного умножителя.
На рисунке объясняется способ задания смещения выходного каскада:
Четыре интегрированных диода компенсируют четыре перехода база-эмиттер и определяют ток выходного каскада. С учётом того, что выходные транзисторы включены параллельно и в эмиттерных цепях установлены резисторы по 0,1 Ом, четыре последовательно включённых диода обеспечивают ток покоя выходного каскада на уровне 70-100 мА, что несколько выше, чем обычно задаётся транзисторным узлом смещения.
Выходной фильтр
Выходной фильтр представляет собой RLC-цепь, состоящую из индуктивности (без сердечника) 6,8 мГн, резистора сопротивлением 6,8 Ом и конденсатора ёмкостью 150 нФ. Этот фильтр использовался авторами во многих конструкциях усилителей и показал свою высокую эффективность в плане изоляции выходного каскада от любых обратных токов, вызванных реактивной нагрузкой, тем самым обеспечивая высокую стабильность усилителя. Фильтр также эффективно подавляет радиочастотные сигналы, улавливаемые длинными проводами от акустических систем, что предотвращает их проникновение во входные цепи усилителя.
Двусторонняя печатная плата
Для упрощения и оптимизации разводки цепей питания печатная плата усилителя выполнена двухсторонней. Во-первых, это позволило организовать разводку общего провода в виде «звезды», когда все проводники с нулевым потенциалом сходятся в одну точку, что исключает образование «земляных» петель и проникновение выходного сигнала во входные цепи. Об этом мы писали в цикле статей «Немного о блоках питания усилителей»
Во-вторых, и что ещё более важно, разводка проводников и расположение деталей на плате выполнены так, чтобы компенсировать магнитные поля, создаваемые большими импульсными токами. Об этом мы также писали в цикле статей «Немного о блоках питания усилителей», где предлагалось свивать бифилярно проводники с большими и противофазными токами. На печатной плате проводники так не совьёшь, но компенсировать поля, тем не менее, возможно.
Для примера, предохранитель положительной шины питания расположен рядом и параллельно с эмиттерными резисторами выходного каскада Q12 и Q13. Элементы соединены так, что ток через них течёт в разных направлениях, за счёт чего происходит взаимная компенсация магнитных полей. Аналогично детали размещены по минусовой шине.
Дорожки питания от разъёма CON2 до предохранителей идут рядом параллельно друг другу, а в середине платы расходятся в разные стороны. Под расходящимися проводниками расположены дорожки эмиттерных цепей выходного каскада, а под параллельными дорожками расположены земляная шина. За счёт такой разводки печатной платы магнитные поля, создаваемые этими дорожками, взаимно компенсируются.
Применённые методы подавления магнитных полей позволили существенно снизить искажения усилителя.
Результаты измерений параметров усилителя:
АЧХ усилителя при выходной мощности 1 Вт на нагрузке 8 ОМ
Гармонические искажения усилителя на частоте 1 кГц при нагрузке 8 Ом. Видно, что клиппирование происходит на мощности 135 Вт.
Гармонические искажения усилителя на частоте 1 кГц при нагрузке 4 Ом. Видно, что клиппирование происходит на мощности 200 Вт.
Искажения усилителя при нагрузке 8 Ом (резистивная нагрузка)
Искажения усилителя при выходной мощности 100 Вт на резистивной нагрузке 4 Ом.
Продолжение следует…
Статья подготовлена по материалам журнала «Практическая электроника каждый день»
Авторы: Лео Симпсон и Джон Кларк
Вольный перевод: Главный редактор «РадиоГазеты»
Достойный встраиваемый цифровой усилитель НЧ своими руками за разумные деньги
Добрый день, Хабр! Наша прошлая статья о DIY-аудиотехнике вызвала довольно большой резонанс и сегодня мы хотели бы рассказать о другой нашей разработке из области аудио — высококачественном УНЧ. Устройство было создано Олегом Тетушкиным для собственных нужд. Но в результате усилитель прижился в офисе. Собран, разумеется, из того, что плохо лежало было под рукой на складе. В данном случае он собран в самодельном корпусе. Но по сути, его можно встроить куда угодно — хоть в мебель. На что хватит фантазии.
В комментах к вышеупомянутой статье разгорелся спор о том, что можно и что нельзя называть HiFi или даже просто качественным. Поэтому хочется пояснить — определение «качественный» основывается исключительно на нашем чувстве прекрасного. Мы считаем, что звук данного усилителя вполне достойный и удовлетворит любого среднего человека. Хотя у аудиофилов может быть другое мнение по этому поводу.
Вот такой красавец должен получиться в результате
Что было использовано:
- MP5613 — Цифровой усилитель D-класса мощностью 2 x 150 Вт. Технология PurePath HD.
- MP5630I2 — Индикатор для мощного усилителя НЧ (стерео).
- MP1054 – Светодинамический стрелочный индикатор уровня сигнала.
- MP1231 — Аудиорегулятор 2 канала.
- ESE150-24 – Блок питания. 150 Вт. 24 В.
- SL-01H — Теплоотвод с вентилятором.
- WP4-18FB — Kлеммник нажимной 4 контакта
- Светодиоды 5мм – 7 шт.
Как это работает?
Для MP5613 был использован блок питания в 24В, следовательно, в нагрузку 4 ОМа будет отдаваться около 70 Ватт на канал. Результат — получаем 2*70 Ватт качественного звука PurePath.
На входе усилителя устанавливаются MP1231 (сборка на AD8402), для работы регулятором громкости и баланса стереоканалов, плюс MP5630I2, который используется в роли предварительного усилителя. После этого этапа стереосигнал идет на вход MP5613, и уже потом — на акустические системы. Что касается сигнала для светодинамического стрелочного индикатора, то его снимаем с выхода усилителя мощности, прямо с акустических систем.
Как это сделать?
Регулировка громкости на МР1231. Основная схема
Начинаем процесс с входного каскада MP1231 + MP5630I2.
Вначале потенциометр МР1231 подключаем сразу перед МР563012 (это показано
. Чтобы добиться задуманного, на обратной стороне платы МР563012, сразу после RCA-разъема (рис.1 и 1.2) нужно перерезать сигнальные проводники на печатной платы, с зачисткой обоих проводников с двух сторон. Разрез делается для того, чтобы здесь можно было установить потенциометр. Важная деталь: обязательно нужно использовать экранированный провод для соединения потенциометра и предварительного усилителя. Подключать все элементы (наверное, об этом на Хабре можно не говорить) нужно в полном соответствии как с цветом, так и с маркировкой.
А питание на МР1231 подводится с МР563012. На рисунке 2 это показано:
Рис.1
Рис.1.2
Рис. 2
Комментарий
: Для того, чтобы улучшить помехозащищенность системы (MP1231 всем хорош, кроме помехозащиненности), нужно немного доработать схему. Для решения проблемы необходимо выполнить четыре простых шага (показано на рис. 3):
- Непосредственно к клеммам питания MP1231 вместе с подводящими проводниками зажать электролит на 1000 мкФ или больше.
- Электролит на 470 мкФ подпаять параллельно конденсатору С4.
- Корпус валкодера у MP1231 соединить с GND. Зачистить маску рядом с ножкой корпуса и пропаять.
- Соединить GND MP1231 и GND драйвера усилителя толстым проводом можно даже оплеткой. Это нужно сделать потому что источник 12В установлен на драйвере. Как это лучше всего сделать показано на рис.4.
Корпус и вывод индикаторов на переднюю панель
Перед тем, как приступить к сборке корпуса, необходимо немного доработать усилитель МР5613 и индикатор МР563012. Доработка заключается в подпайке выводных каналов к платам, на проводах с длиной 10-12 сантиметров. Что касается плат конфигуратора, то здесь установлены СМД-светодиоды, 6 штук, которые индицируют состояние усилителя: температурные режимы (2), ошибка, готовность, перегрузка и сброс. После доработки все это можно вставить на переднюю панель устройства:
Кроме того, на обратной стороне платы конфигуратора нужно подпаять провод длиной 15-20 сантиметров. Провод подпаивается к одному из выходов (можно использовать любой) каждого канала, через пленочные конденсаторы 0.1 мкФ. Таким образом организовывается снятие сигнала на индикатор уровня.
Теперь приступаем к созданию корпуса
Его мы вырезали и склеили из листов вспененного ПВХ. Этот материал нам понравился тем, что его очень легко обработать, плюс можно клеить любым клеем для пластика. Такой материал легко красится. Здесь можно скачать фалы передней и фальш-панели (формат .lay).
Размеры деталей:
- боковых стенок – 110 * 200
- дна и крышки – 210 * 200
- задней стенки – 210 * 100
Корпус мы решили покрасить краской из обычного баллончика. Переднюю панель покрасили под металл, а сам корпус — темно-зеленой (почти черной) краской. На корпусе крепим модули индикатора и регулятора, винтами М3.
Под зажимы акустики вырезаем отверстие под выключатель, плюс сверлим отверстия под зажиммы акустики.
Блок питания, что логично, ставим на длинную сторону.
Усилитель крепится на дно через стойки 5 мм. Переднюю панель закрепляем с помощью саморезов для дерева.
Комментарий. Для того, чтобы полностью исключить помехи от ШИМ модуляции выполняем следующие шаги:
- Соединяем последовательно GND всех задействованных модулей либо толстым проводом, либо оплеткой;
- Около разъемов питания каждого модуля прикрепляем электролиты по 1000 мкФ или больше.
Теперь можно подключать мощные колонки и радоваться качественному звуку.
Если есть желание, можно модернизировать дизайн конструкции. Вот видео с демонстрацией работы всего, что получилось:
Усилитель мы сделали довольно давно, и он до сих пор служит нам верой-правдой. Возможно, вы сможете посоветовать, как сделать конструкцию лучше? Усилитель получился отличный, но нет пределу совершенства, это уже давно известно.
Если кому-то захочется повторить наш путь и за выходные обзавестись очень приличным усилителем, вот здесь есть вся его электронная начинка. Что касается корпуса, то это — дело вкуса и наличия подсобного материала.
Ваш Мастер Кит
