Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах

Как работает УНЧ

Для надежной защиты громкоговорителя от постоянной составляющей выходного каскада применен автономный выпрямитель, в котором, в отличие от биполярного, нет потенциальной средней точки, соединенной с общим заземленным проводом. Ее функции по переменной составляющей выходного сигнала выполняет средняя точка последовательно соединенных конденсаторов С5, С6.
Балансируется усилитель мощности автоматически за счет подключения неинвертирующего входа – базы транзистора VT1 к средней точке резистивного делителя напряжения питания (R2, R3). Поскольку переходные процессы в цепях с общей постоянной времени взаимно компенсируются, сигнал «грохота» не возникает ни при включении и отключении питания, ни при колебаниях напряжения в сети.

Ток покоя выходных транзисторов VT9, VT10 стабилизируется транзисторами VT11, VT12, работающими (для коллекторного тока транзисторов VT5 – VT6) как управляемый током покоя шунт. Такой транзисторный шунт не только защищает выходные транзисторы от таковой перегрузки, но и значительно сглаживает импульсы переключения даже в режиме минимального тока покоя.

Работа в промежуточных классах

У каждого класса имеется несколько разновидностей. Например, существует класс работы усилителей «А+». В нем транзисторы на входе (низковольтные) работают в режиме «А». Но высоковольтные, устанавливаемые в выходных каскадах, работают либо в «В», либо в «АВ». Такие усилители намного экономичнее, нежели работающие в классе «А». Заметно меньшее число нелинейных искажений – не выше 0,003 %. Можно добиться и более высоких результатов, используя биполярные транзисторы. Принцип работы усилителей на этих элементах будет рассмотрен ниже.

Но все равно имеется большое количество высших гармоник в выходном сигнале, отчего звук становится характерным металлическим. Существуют еще схемы усилителей, работающие в классе «АА». В них нелинейные искажения еще меньше – до 0,0005 %. Но главный недостаток транзисторных усилителей все равно имеется – характерный металлический звук.

Класс работы усилителя

Как известно, в зависимости от степени непрерывности протекания тока на протяжении его периода через транзисторный усилительный каскад (усилитель) различают следующие классы его работы: «А», «B», «AB», «C», «D».

В классе работы ток «А» через каскад протекает на протяжении 100 % периода входного сигнала. Работу каскада в этом классе иллюстрирует следующий рисунок.

В классе работы усилительного каскада «AB» ток через него протекает более чем 50 %, но менее чем 100 % периода входного сигнала (см. рисунок ниже).

В классе работы каскада «В» ток через него протекает ровно 50 % периода входного сигнала, как это иллюстрирует рисунок.

И наконец в классе работы каскада «C» ток через него протекает менее чем 50 % периода входного сигнала.

Бестрансформаторный транзисторный усилитель мощности

Трансформаторы, несмотря на успехи в их миниатюризации, остаются все же самыми громоздкими, тяжелыми и дорогими ЭРЭ. Поэтому был найден путь устранения трансформатора из двухтактной схемы путем выполнения ее на двух мощных комплементарных транзисторах разных типов (n-p-n и p-n-p). Большинство современных усилителей мощности используют именно этот принцип и предназначены для работы в классе «В». Схема такого усилителя мощности показана на рисунке ниже.

Оба ее транзистора включены по схеме с общим коллектором (эмиттерного повторителя). Поэтому схема передает входное напряжение на выход без усиления. Если входного сигнала нет, то оба транзистора находятся на границе включенного состояния, но при этом они выключены.

Когда гармонический сигнал подан на вход, его положительная полуволна открывает TR1, но переводит p-n-p транзистор TR2 полностью в режим отсечки. Таким образом, только положительная полуволна усиленного тока протекает через нагрузку. Отрицательная полуволна входного сигнала открывает только TR2 и запирает TR1, так что в нагрузку подается отрицательная полуволна усиленного тока. В результате на нагрузке выделяется полный усиленный по мощности (за счет усиления по току) синусоидальный сигнал.

Схема усилителя низкой частоты. Классификация и принцип работы УНЧ

Усилитель низких частот (далее УНЧ) – электронное устройство, предназначенное для усиления колебаний низкой частоты до той, которая необходима потребителю. Они могут выполняться на различных электронных элементах вроде транзисторов разных типов, ламп или операционных усилителей.

• Схема усилителя низкой частоты. Классификация и принцип работы УНЧ
• Параметры
• Принцип работы усилителя
• Усилитель на транзисторах: виды, схемы, простые и сложные
• Частотные характеристики
• Классы работы звуковых усилителей
• Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей
• Работа в промежуточных классах
• «Альтернативные» конструкции
• Таблица классов усилителей по углу проводимости
• Сфера применения
• Источники:

Двухтактный звуковой усилитель

Двухтактный НЧ-усилитель на двух транзисторах расщепляет входной сигнал звуковой частоты на две противофазные полуволны, каждая из которых усиливается своим собственным транзисторным каскадом. После выполнения такого усиления полуволны объединяются в целостный гармонический сигнал, который и передается на акустическую систему. Подобное преобразование НЧ-сигнала (расщепление и повторное слияние), естественно, вызывает в нем необратимые искажения, обусловленные различием частотных и динамических свойств двух транзисторов схемы. Эти искажения снижают качество звука на выходе усилителя.

Двухтактные усилители, работающие в классе «А», недостаточно хорошо воспроизводят сложные звуковые сигналы, так как в их плечах непрерывно протекает постоянный ток повышенной величины. Это приводит к несимметрии полуволн сигнала, фазовым искажениям и в конечном итоге к потере разборчивости звука. Нагреваясь, два мощных транзистора увеличивают вдвое искажения сигнала в области низких и инфранизких частот. Но все же основным достоинством двухтактной схемы является ее приемлемый КПД и повышенная выходная мощность.

Двухтактная схема усилителя мощности на транзисторах показана на рисунке.

Это усилитель для работы в классе «А», но может быть использован и класс «АВ», и даже «В».

Параметры

• коэффициент усиления по току = выходной ток / входной ток;
• коэффициент усиления по напряжению = выходное напряжение / входное напряжение;
• коэффициент усиления по мощности = выходная мощность / входная мощность.

Для некоторых устройств вроде операционных усилителей значение этого коэффициента очень велико, но работать со слишком большими (равно как и со слишком малыми) числами при вычислениях неудобно, поэтому часто коэффициенты усиления выражают в логарифмических единицах.

Для этого применяются следующие формулы:

• коэффициент усиления по мощности в логарифмических единицах = 10 * десятичный логарифм искомого коэффициента усиления по мощности;
• коэффициент усиления по току в логарифмических единицах = 20 * десятичный логарифм искомого коэффициента усиления по току;
• коэффициент усиления по напряжению в логарифмических единицах = 20 * десятичный логарифм искомого коэффициента усиления по напряжению;
• коэффициент искажения сигнала.

Рассчитанные подобным образом коэффициенты измеряются в децибелах. Сокращенное наименование – дБ.

Разновидности мощности:

1. Номинальная.
2. Паспортная шумовая.
3. Максимальная кратковременная.
4. Максимальная долговременная.

Схема усилителя звука на транзисторах своими руками

Диапазон звуковых частот, которые воспринимаются человеческим ухом, находится в пределах 20 Гц-20 кГц, но устройство, выполненное на одном полупроводниковом приборе, из-за простоты схемы и минимального количества деталей обеспечивает более узкую полосу частот. В простых устройствах, для прослушивания музыки достаточно частотного диапазона 100 Гц-6 000 Гц. Этого хватит для воспроизведения музыки на миниатюрный динамик или наушник. Качество будет средним, но для мобильного устройства вполне приемлемым.

Схема простого усилителя звука на транзисторах может быть собрана на кремниевых или германиевых изделиях прямой или обратной проводимости (p-n-p, n-p-n). Кремниевые полупроводники менее критичны к напряжению питания и имеют меньшую зависимость характеристик от температуры перехода.

Частотная характеристика усилителя

В любом теле- или радиоприемнике, в каждом музыкальном центре или усилителе звука можно найти транзисторные усилители звука (низкой частоты – НЧ). Разница между звуковыми транзисторными усилителями и другими видами заключается в их частотных характеристиках.

Звуковой усилитель на транзисторах имеет равномерную частотную характеристику в полосе частот от 15 Гц до 20 кГц. Это означает, что все входные сигналы с частотой внутри этого диапазона усилитель преобразует (усиливает) примерно одинаково. На рисунке ниже в координатах «коэффициент усиления усилителя Ку – частота входного сигнала» показана идеальная кривая частотной характеристики для звукового усилителя.

Эта кривая практически плоская с 15 Гц по 20 кГц. Это означает, применять такой усилитель следует именно для входных сигналов с частотами между 15 Гц и 20 кГц. Для входных сигналов с частотами выше 20 кГц или ниже 15 Гц эффективность и качество его работы быстро уменьшаются.

Вид частотной характеристики усилителя определяется электрорадиоэлементами (ЭРЭ) его схемы, и прежде всего самими транзисторами. Звуковой усилитель на транзисторах обычно собран на так называемых низко- и среднечастотных транзисторах с суммарной полосой пропускания входных сигналов от десятков и сотен Гц до 30 кГц.

Схема однотактного УНЧ на транзисторе

Самый простой усилитель, построенный по схеме с общим эмиттером, работает в классе «А». В схеме используется полупроводниковый элемент со структурой n-p-n. В коллекторной цепи установлено сопротивление R3, ограничивающее протекающий ток. Коллекторная цепь соединяется с положительным проводом питания, а эмиттерная – с отрицательным. В случае использования полупроводниковых транзисторов со структурой p-n-p схема будет точно такой же, вот только потребуется поменять полярность.

Советуем к прочтению: Доработка китайского супер яркого фонарика UltraFire XML-T6

С помощью разделительного конденсатора С1 удается отделить переменный входной сигнал от источника постоянного тока. При этом конденсатор не является преградой для протекания переменного тока по пути база-эмиттер. Внутреннее сопротивление перехода эмиттер-база вместе с резисторами R1 и R2 представляют собой простейший делитель напряжения питания. Обычно резистор R2 имеет сопротивление 1-1,5 кОм – наиболее типичные значения для таких схем. При этом напряжение питания делится ровно пополам. И если запитать схему напряжением 20 Вольт, то можно увидеть, что значение коэффициента усиления по току h21 составит 150. Нужно отметить, что усилители КВ на транзисторах выполняются по аналогичным схемам, только работают немного иначе.

При этом напряжение эмиттера равно 9 В и падение на участке цепи «Э-Б» 0,7 В (что характерно для транзисторов на кристаллах кремния). Если рассмотреть усилитель на германиевых транзисторах, то в этом случае падение напряжения на участке «Э-Б» будет равно 0,3 В. Ток в цепи коллектора будет равен тому, который протекает в эмиттере. Вычислить можно, разделив напряжение эмиттера на сопротивление R2 – 9В/1 кОм=9 мА. Для вычисления значения тока базы необходимо 9 мА разделить на коэффициент усиления h21 – 9мА/150=60 мкА. В конструкциях УНЧ обычно используются биполярные транзисторы. Принцип работы у него отличается от полевых.

На резисторе R1 теперь можно вычислить значение падения – это разница между напряжениями базы и питания. При этом напряжение базы можно узнать по формуле – сумма характеристик эмиттера и перехода «Э-Б». При питании от источника 20 Вольт: 20 – 9,7 = 10,3. Отсюда можно вычислить и значение сопротивления R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. В схеме присутствует емкость С2, необходимая для реализации цепи, по которой сможет проходить переменная составляющая эмиттерного тока.

Если не устанавливать конденсатор С2, переменная составляющая будет очень сильно ограничиваться. Из-за этого такой усилитель звука на транзисторах будет обладать очень низким коэффициентом усиления по току h21. Нужно обратить внимание на то, что в вышеизложенных расчетах принимались равными токи базы и коллектора. Причем за ток базы брался тот, который втекает в цепь от эмиттера. Возникает он только при условии подачи на вывод базы транзистора напряжения смещения.

Но нужно учитывать, что по цепи базы абсолютно всегда, независимо от наличия смещения, обязательно протекает ток утечки коллектора. В схемах с общим эмиттером ток утечки усиливается не менее чем в 150 раз. Но обычно это значение учитывается только при расчете усилителей на германиевых транзисторах. В случае использования кремниевых, у которых ток цепи «К-Б» очень мал, этим значением просто пренебрегают.

Однотактный усилитель с МДП-транзистором

Как и любой усилитель на полевых транзисторах, рассматриваемая схема имеет свой аналог среди усилителей на биполярных транзисторах. Поэтому рассмотрим аналог предыдущей схемы с общим эмиттером. Она выполнена с общим истоком и R-C-связями по входному и выходному сигналам для работы в классе «А» и приведена на рисунке ниже.

Здесь C1 – такой же разделительный конденсатор, посредством которого источник переменного входного сигнала отделяется от источника постоянного напряжения Vdd. Как известно, любой усилитель на полевых транзисторах должен иметь потенциал затвора своих МДП-транзисторов ниже потенциалов их истоков. В данной схеме затвор заземлен резистором R1, имеющим, как правило, большое сопротивление (от 100 кОм до 1 Мом), чтобы он не шунтировал входной сигнал. Ток через R1 практически не проходит, поэтому потенциал затвора при отсутствии входного сигнала равен потенциалу земли. Потенциал же истока выше потенциала земли за счет падения напряжения на резисторе R2. Таким образом, потенциал затвора оказывается ниже потенциала истока, что и нужно для нормальной работы Q1. Конденсатор C2 и резистор R3 имеют такое же назначение, как и в предыдущей схеме. Поскольку эта схема с общим истоком, то входной и выходной сигналы сдвинуты по фазе на 180°.

Схема усилителя звуковой частоты

Более качественный УНЧ можно собрать на двух приборах.

Схема усилителя на двух транзисторах включает в себя больше комплектующих элементов, но может работать с низким уровнем входного сигнала, так как первый элемент выполняет функцию предварительного каскада.

Переменный сигнал звуковой частоты подаётся на потенциометр R1, который играет роль регулятора громкости. Далее через разделительный конденсатор сигнал подаётся на базу элемента первой ступени, где усиливается до величины, обеспечивающей нормальную работу второй ступени. В цепь коллектора второго полупроводника включен источник звука, которым может быть малогабаритный наушник. Смещение на базах задают резисторы R2 и R4. Кроме КТ 315 в схеме усилителя звука на двух транзисторах можно использовать любые маломощные кремниевые полупроводники, но в зависимости от типа применяемых изделий может потребоваться подбор резисторов смещения. Если использовать двухтактный выход можно добиться хорошего уровня громкости и неплохой частотной характеристики. Данная схема выполнена на трёх распространённых кремниевых приборах КТ 315, но в устройстве можно использовать и другие полупроводники. Большим плюсом схемы является то, что она может работать на низкоомную нагрузку. В качестве источника звука можно использовать миниатюрные динамики с сопротивлением от 4 до 8 ом.

Устройство можно использовать совместно с плеером, тюнером или другим бытовым прибором. Напряжение питания 9 В можно получить от батарейки типа «Крона». Если в выходном каскаде использовать КТ 815, то на нагрузке 4 ома можно получить мощность до 1 ватта. При этом напряжение питания нужно будет увеличить до 12 вольт, а выходные элементы смонтировать на небольших алюминиевых теплоотводах.

Советуем к прочтению: MOSFET транзисторы-что представляет собой, принцип работы

Усилитель с трансформаторным выходом

Третий одноступенчатый простой усилитель на транзисторах, показанный на рисунке ниже, также выполнен по схеме с общим эмиттером для работы в классе «А», но с низкоомным динамиком он связан через согласующий трансформатор.

Первичная обмотка трансформатора T1 является нагрузкой коллекторной цепи транзистора Q1 и развивает выходной сигнал. T1 передает выходной сигнал на динамик и обеспечивает согласование выходного полного сопротивления транзистора с низким (порядка нескольких Ом) сопротивлением динамика.

Делитель напряжения коллекторного источника питания Vcc, собранный на резисторах R1 и R3, обеспечивает выбор рабочей точки транзистора Q1 (подачу напряжения смещения на его базу). Назначение остальных элементов усилителя такое же, как и в предыдущих схемах.

Микросхемы усилителей мощности звуковой частоты россыпью

Проверить актуальную цену или купить
Большинство микросхем УНЧ класса AB имеет конструкцию, удобную для монтажа в радиолюбительских конструкциях даже с проводным монтажом.

В связи с этим, когда ни одна готовая плата не подходит для задуманной конструкции, можно разработать свою собственную плату; а микросхемы для неё купить отдельно, благо микросхемы россыпью стоят настолько дешево, что чаще всего продаются не поштучно, а наборами по 2 — 10 шт.

По приведённой ссылке можно приобрести микросхемы УМЗЧ в наборах по 5 штук одного наименования.

Это — TDA7385 (4 мостовых канала по 30 Вт), TDA7388 (4 мостовых канала по 41 Вт), TDA7850 (4 мостовых канала по 50 Вт, MOSFET), TDA7851 (4 мостовых канала по 48 Вт, MOSFET).

Цена — от $6.3 до $11.5 за 5 шт. в зависимости от наименования.

Усилители класса AB на основе однокристалльных микросхем показали себя как добротное и проверенное временем решение с высоким качеством звучания.

Выходная мощность таких микросхем может быть очень значительной.

Фактически, если потребителю не нужно конструировать аппаратуру для озвучки стадионов и концертных залов, то для всех прочих бытовых нужд конструкции на основе таких микросхем будут вполне достаточны.

Кроме того, надо заметить, что они содержат различные виды защиты (от перегрева, от перегрузки по току и т.п.), а также имеют качественную термостабилизацию режимов за счёт того, что термодатчик и источник тепла расположены в непосредственной близости (на одной подложке).

То есть, при мощности до 100 — 150 Вт нет никакой необходимости собирать усилитель из дискретных элементов.

Описанные в подборке одноплатные усилители могут быть применены как для ремонта радиоаппаратуры, так и для создания самостоятельных конструкций; в том числе, например, для оживления «старосоветских» колонок (многие из которых до сих пор у населения живы и здоровы); или же для возвращения в строй «осиротевших» колонок от магнитол и музыкальных центров после непоправимого выхода из строя основного устройства.

Если указанные в описаниях товары найдутся у других продавцов на Алиэкспресс дешевле, то тоже можно брать — товар одинаковый (но надо следить за стоимостью доставки).

«Альтернативные» конструкции

Нельзя сказать, что они альтернативные, просто некоторые специалисты, занимающиеся проектировкой и сборкой усилителей для качественного воспроизведения звука, все чаще отдают предпочтение ламповым конструкциям. У ламповых усилителей такие преимущества:

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

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

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

Причем КПД у таких устройств достаточно высокий – порядка 50 %. Но не стоит ориентироваться только на показатели КПД и мощности – они не говорят о высоком качестве воспроизведения звука усилителем. Намного большее значение имеют линейность характеристик и их качество. Поэтому нужно обращать внимание в первую очередь на них, а не на мощность.

Сборка усилителя

Собирается схема на печатной плате размерами 50х40 мм, рисунок в формате Sprint-Layout к статье прилагается. Приведённую печатную плату при печати необходимо отзеркалить. После травления и удаления тонера с платы сверлятся отверстия, лучше всего использовать сверло 0,8 — 1 мм, а для отверстий под выходные транзисторы и клеммник 1,2 мм. После сверления отверстий желательно залудить все дорожки, тем самым уменьшить их сопротивление и защитить медь от окисления. Затем впаиваются мелкие детали – резисторы, диоды, после чего выходные транзисторы, клеммник, конденсаторы. Согласно схеме, коллекторы выходных транзисторов должны соединяться, на данной плате это соединение происходит путём замыкания «спинок» транзисторов проволокой или радиатором, если он используется. Радиатор требуется ставить в том случае, если схема нагружена на динамик сопротивлением 4 Ома, или если на вход подаётся сигнал большой громкости. В остальных же случаях выходные транзисторы почти не нагреваются и не требуют дополнительного охлаждения. После сборки обязательно нужно смыть остатки флюса с дорожек, проверить плату на наличие ошибок сборки или замыканий между соседними дорожками.

Блок питания

На рисунке далее представлена схема блока питания – источника нескольких вспомогательных напряжений. Он не требуется для работы самого усилители мощности, но очень полезен для питания остальных блоков полного аудио-комплекса, таких как: предусилитель, вентиляторы, индикатор уровня, система мягкого старта или защита динамиков. Все эти модули интегрированы в один общий усилитель в большом корпусе.

Блок питания на вспомогательные напряжения УНЧ – схема

Блок питания разделен на несколько отдельных секций, каждая из которых имеет свой отдельный контур массы. Первая секция представляет собой симметричный блок питания 2×15 В, он используется для питания предварительного усилителя. Разъем A4 служит для подключения двухполярной обмотки трансформатора. Напряжение выпрямляется с помощью выпрямительного моста Br2 (1 A) и фильтруется стабилизаторами U2 (LM317), U6 (LM337) с помощью C1 (100nF), C7 (100nF) и C24-C25 (4700uF). Выходной фильтр представляют собой конденсаторы C8-C9 (100nF) и C19-C20 (100uF). Выходное напряжение этого блока устанавливается с помощью резисторов R2-R3 (220R) и R9-R10 (2,4 к). Транзисторы T1 (BC546), T2 (BC556); резисторы R4-R5 (10k) и R7-R8 (3,3 k) представляют собой цепь отключения питания, а точнее, они снижают напряжения питания до 2×1.25 V, что позволит выполнить отключение предусилителя. Во время нормальной работы, короткое замыкание разъема GP8 обеспечивает правильную работу предусилителя.

Полезное: Выключатель сети 220 В управляемый ИК-пультом

Печатная плата БП – рисунок

Два следующих модуля – блоки питания 12 В, собранные с помощью стабилизаторов U4 (7812) и U5 (7812) и предназначенные для питания других элементов схемы. Два отдельных источника необходимы из-за того, что усилитель оснащен двумя парами индикаторов уровня, каждый на отдельной массе. Одна пара работает на входе, контролируя входной уровень сигнала, а вторая пара подключена к выходу и позволяет определить текущий уровень мощности УМЗЧ.

Печатная плата источников питания – после травления и сверления

Оба блока питания очень просты, первый состоит из диодного моста Br3 (1A), фильтрующих конденсаторов C5-C6 (100nF), C18 (100uF) и C22 (1000uF) и стабилизатора U4. Обмотки трансформатора должны быть подключены к разъему А2, а выходом блока питания будут разъемы GP6 и GP7.

Второй канал 12 В работает точно так же, и состоит из элементов: Br4 (1A), C10-C11 (100nF), C23 (1000uF), C21 (100uF) и U5.

Последний модуль системы БП – цепи питания других устройств усилителя и вентиляторов охлаждения. К разъему А1 следует подключить трансформатор. Напряжение выпрямляется с помощью выпрямительного моста Br1 (5А) и фильтруется конденсаторами C27 (4700uF), C12 (4700uF) и C2 (100nF). В роли стабилизатора работает здесь микросхема U1 (LM317), которой устанавливают необходимое напряжение с помощью резисторов R1 (220R) и R6 (2,7 k).

Конденсаторы C3 (100nF) и C16 (100uF) фильтруют напряжение на выходе стабилизатора, которое через разъемы GP1 и GP2 попадает в систему управления работой вентиляторов. Это же напряжение поступает через диод D1 (1N5819), на стабилизатор U3 (7812), задачей которого является обеспечение питания для других устройств усилителя, подключенных к разъемам GP3-GP5. Конденсаторы C28 (4700uF), C13 (4700uF), C4 (100nF) и C17 (100uF) фильтруют напряжение перед стабилизатором.

Печатная плата УНЧ – рисунок

Печатная плата доступна для свободной загрузки всем посетителям портала 2shemi.ru. На плате есть две перемычки, с чего это на выходе усилителя должна быть сделана прочной проволокой. Порядок сборки произвольный, но, как обычно, стоит начать с маленьких резисторов и конденсаторов. В самом конце следует подпаять силовые транзисторы и большие конденсаторы фильтра.

Готовая печатная плата УНЧ – осталось впаять детали

Силовые транзисторы должны быть оборудованы фланцами под болты для крепления через изоляционные прокладки вместе с T7 на общем радиаторе. При этом необходимо соблюдать особую осторожность и проверить омметром, что ни один из транзисторов не имеет замыкания на радиатор. Радиатор должен быть подключен к массе усилителя. Дорожки на прохождение больших токов стоит усилить снизу толстым медным проводом. Усилитель лучше питать от трансформатора 600VA 2×55В, что после выпрямления и фильтрации даст на конденсаторах напряжение порядка +/-80В.

Понадобится

Транзисторы мощности и операционный усилитель:

• 2SC5200 Транзисторы х 5 — https://ali.pub/4xjey2
• 2SA1943 Транзисторы х 5 — https://ali.pub/4xjf1k
• ОУ HA17741 x 1 — https://ali.pub/4xjf4h

Остальные компоненты: Показать / Скрыть текст

• SC 2SC2073 Транзисторы х 2.
• S 2SA940 Транзисторы х 2.
• 3 0,33 / 5 Вт резисторы х 10.
• 4.7 / 1W резисторы x 10.
• резисторы 10/2 Вт x 2.
• резисторы 100/1 Вт х 6.
• резисторы 330/1 Вт х 2.
• 10 резисторов х 1.
• 100 резисторов х 1.
• 1K резисторы х 1.
• 5K6 резисторов х 2.
• резисторы 10К х 2.
• 47К резисторов х 1.
• резисторы 100К х 1.
• 33P конденсаторы х 1.
• конденсаторы 220P x 4.
• 680P конденсаторы х 1.
• 0.1 мкФ конденсаторы х 1.
• 10 мкФ / 50 В конденсаторы х 2.
• 100 мкФ / 25 В конденсаторы х 3.
• 10.000 мкФ / 80 В конденсаторы х 2 или х 4.
• Диод 4148 х 2.
• Диодный мост 35A X 1.
• Стабилитрон 15V X 2.
• Катушка 16 витков (медная проволока диаметром 1,5мм).
• 50 К Потенциометры х 1.
• Слюдяная изоляция транзисторов x 10.
• Алюминиевый радиатор х 1.
• Трансформатор 45 — 50 В переменного тока 2 x 30A.

Советуем к прочтению: Простейшие в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

Настройка и испытания усилителя

После завершения сборки можно подавать питание на плату усилителя. В разрыв одного из питающих проводов нужно включить амперметр, для контроля потребляемого тока. Подаём питание и смотрим на показания амперметра, без подачи на вход сигнала усилитель должен потреблять примерно 15-20 мА. Ток покоя задаётся резистором R6, для его увеличения нужно уменьшить сопротивление этого резистора. Слишком сильно поднимать ток покоя не следует, т.к. увеличится выделение тепла на выходных транзисторах. Если ток покоя в норме, можно подавать на вход сигнал, например, музыку с компьютера, телефона или плеера, подключать на выход динамик и приступать к прослушиванию. Хоть усилитель и прост в исполнении, он обеспечивает весьма приемлемое качество звука. Для воспроизведения одновременно двух каналов, левого и правого, схему нужно собрать дважды. Обратите внимание, что если источник сигнала находится далеко от платы, подключать его нужно экранированным проводом, иначе не избежать помех и наводок. Таким образом, данный усилитель получился полностью универсальным благодаря небольшому потреблению тока и компактным размерам платы. Его можно использовать как в составе компьютерных колонок, так и при создании небольшого стационарного музыкального центра. Удачной сборки.

Усилитель на одном транзисторе

Для усвоения вышеизложенного соберем простой усилитель на транзисторах своими руками и разберемся, как он работает.

В качестве нагрузки маломощного транзистора Т типа BC107 включим наушники с сопротивлением 2-3 кОм, напряжение смещения на базу подадим с высокоомного резистора R* величиной 1 МОм, развязывающий электролитический конденсатор C емкостью от 10 мкФ до 100 мкФ включим в базовую цепь Т. Питать схему будем от батареи 4,5 В/0,3 А.

Если резистор R* не подключен, то нет ни тока базы Ib, ни тока коллектора Ic. Если резистор подключен, то напряжение на базе поднимается до 0,7 В и через нее протекает ток Ib = 4 мкА. Коэффициент усиления транзистора по току равен 250, что дает Ic = 250Ib = 1 мА.

Собрав простой усилитель на транзисторах своими руками, можем теперь его испытать. Подключите наушники и поставьте палец на точку 1 схемы. Вы услышите шум. Ваше тело воспринимает излучение питающей сети на частоте 50 Гц. Шум, услышанный вами из наушников, и является этим излучением, только усиленным транзистором. Поясним этот процесс подробнее. Напряжение переменного тока с частотой 50 Гц подключено к базе транзистора через конденсатор С. Напряжение на базе теперь равно сумме постоянного напряжения смещения (приблизительно 0,7 В), приходящего с резистора R*, и напряжения переменного тока «от пальца». В результате ток коллектора получает переменную составляющую с частотой 50 Гц. Этот переменный ток используется для сдвига мембраны динамиков вперед-назад с той же частотой, а это означает, что мы сможем услышать тон 50 Гц на выходе.

Слушать уровень шума 50 Гц не очень интересно, поэтому можно подключить к точкам 1 и 2 низкочастотные источника сигнала (CD-плеер или микрофон) и слышать усиленную речь или музыку.

Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей

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

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

Для повышения (правда, незначительного) КПД можно воспользоваться двухтактными схемами. Один недостаток – полуволны у выходного сигнала становятся несимметричными. Если же перевести из класса «А» в «АВ», увеличатся нелинейные искажения в 3-4 раза. Но коэффициент полезного действия всей схемы устройства все же увеличится. УНЧ классов «АВ» и «В» характеризует нарастание искажений при уменьшении уровня сигнала на входе. Но даже если прибавить громкость, это не поможет полностью избавиться от недостатков.

Возврат к транзисторному усилителю класса «А»?

Сегодня многие специалисты в области качественного звуковоспроизведения ратуют за возврат к ламповым усилителям, поскольку уровень нелинейных искажений и высших гармоник, вносимых ими в выходной сигнал, заведомо ниже, чем у транзисторов. Однако эти достоинства в немалой степени нивелируются необходимостью согласующего трансформатора между высокоомным ламповым выходным каскадом и низкоомными звуковыми колонками. Впрочем, с трансформаторным выходом может быть сделан и простой усилитель на транзисторах, что будет показано ниже.

Существует и точка зрения, что предельное качество звучания может обеспечить только гибридный лампово-транзисторный усилитель, все каскады которого являются однотактными, не охвачены отрицательными обратными связями и работают в классе «А». То есть такой повторитель мощности представляет собой усилитель на одном транзисторе. Схема его может иметь предельно достижимый КПД (в классе «А») не более 50 %. Но ни мощность, ни КПД усилителя не являются показателями качества звуковоспроизведения. При этом особое значение приобретают качество и линейность характеристик всех ЭРЭ в схеме.

Поскольку однотактные схемы получают такую перспективу, мы рассмотрим ниже их возможные варианты.