Искусство схемотехники. часть 11 — усилитель низкой частоты на транзисторах. схема № 1

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.

Схема принципиальная УМЗЧ Power Follower 99c

Сразу хочу предостеречь — включать это чудо без мало-мальских приличных радиаторов — это 100% убийство полевых транзисторов! Греется схема как небольшой масляный обогреватель. Всё-ттаки чистый А-класс.

Все три транзистора IRFP150N в каждом канале закрепил на один радиатор (один радиатор — один канал). Для этой цели использовал недавно удачно приобретенного донора «Кумир-001». Радиаторы меньших размеров, думается мне, не будут достаточно охлаждать схему.

Включил: вроде ничего не взорвалось, выставил половину напряжения на предохранителе. Подключил нагрузку (колонки S30), сигнал на вход подал со звуковой карты компьютера… И расстроился: звук хороший, активный, насыщенный, но максимум 4 Ватта на слух.

Как это часто бывает сыграла невнимательность. Огромное спасибо другу Сергею, который изучив оригинальную статью на английском языке подсказал, что схема этого оконечного усилителя не что иное, как, цитирую «усилитель тока, и коэффициент усиления по напряжению у него равен 1. Именно поэтому к нему делают специальные ламповые предусилители или на транзисторах с высоким питающим напряжением», конец цитаты.

LM3886 параллельное соединение

Даже многочисленные коммерческие УМЗЧ использовались с параллельной парой LM3886. Но это совсем не дело. Даже очень небольшое смещение постоянного или переменного тока вызывает сильный ток между встроенными выходными контактами. Большинство схем рекомендует 0,1 Ом, но если разница между выходами двух усилителей составляет 1 В, это означает что ток равен уже 5 А.

Хотя это может показаться допустимым, надо учитывать допуски сопротивления и встроенные напряжения смещения. Используя один конденсатор для линии обратной связи C2, два усилителя имеют точно такое же низкочастотное АЧХ, что исключает возможность прохождения очень низкой частоты, которая вызывает большие смещения на выходах интеграторов усилителя мощности.

Если используются резисторы с допуском 0,1%, можно ожидать, что наихудший циркулирующий ток между интегральными схемами будет около 220 мА при том же пиковом напряжении, что представляет собой значительное снижение. Это уменьшит распределение нагрузки с 28 Вт до 3 Вт (в зависимости от выходного напряжения)

Обратите внимание, что смещение по постоянному току не учитывается, но всё-же должно приниматься во внимание

В общем лучший совет, который можем дать о параллельной работе LM3886 — не делайте этого!

TDA7294 можно использовать в мостовом включении, но только при нагрузке 8 Ом, а напряжение питания не должно превышать ± 35 В. Добавление внешних силовых транзисторов позволяет использовать и усилители мощности LM3886 в мосте, но общая схема станет очень дорогая и сложная.

Нет сомнений в том, что метод усиления транзисторами работает, но это не то, что можно предложить для системы hi-fi. Если же используете сабвуфер, скорее всего вообще не услышите искажения, так как они уменьшаются с уменьшением частоты.

Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью

На рис. 7 показана схема другого внешне простого УНЧ с непосредственными связями между каскадами. Такого рода связь улучшает частотные характеристики усилителя в области нижних частот, схема в целом упрощается.

Рис. 7. Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами.

В то же время настройка усилителя осложняется тем, что каждое сопротивление усилителя приходится подбирать в индивидуальном порядке. Ориентировочно соотношение резисторов R2 и R3, R3 и R4, R4 и R BF должно быть в пределах (30…50) к 1. Резистор R1 должен быть 0,1…2 кОм. Расчет усилителя, приведенного на рис. 7, можно найти в литературе, например, [Р 9/70-60].

Ультралинейный усилитель класса «А»

Вариант усилителя на отечественных транзисторах

По сути я ничего нового не придумал, просто давно хотел собрать данный усилитель, но на многих ресурсах отзывы о нем были не очень хорошие.

К сожалению, мне не удалось найти фотографии доделанных усилителей. Как правило, на страницах форума были только обсуждения и мне не оставалось ничего, кроме как повторить конструкцию. О схеме очень мало отзывов, в основном только негативные. Жалобы в основном о малом потреблении тока, слишком искаженный выходной сигнал и т.п.

Сначала были найдены все оптимальные замены транзисторам. Все транзисторы использовались отечественного производства. Травить плату не было возможности, поэтому как всегда на помощь пришла макетка.

На плате была собрана вся схема, а выходные транзисторы через провода припаяны к основной плате. В начале для выходного каскада использовал транзисторы КТ805, затем 819 и остановился на КТ803А — самый лучший вариант для этой схемы.

Схема планировалась для стандартной колонки на 4 Ом, поэтому некоторые номиналы схемы нужно подобрать под свои нужды. Выходной конденсатор на 3300 мкФ с напряжением 16-50вольт, входной по вкусу (от 0,1 до 1мкФ). Для питания использовал аккумулятор от бесперебойника, с ним усилитель развивает до 8 ватт, это уже чистейшая мощность, без хрипов, искажений и гулов.

За свою практику собрал немало усилителей мощности. Еще год назад, эталоном звука для меня были микросхемы СТК, затем была повторена схема ланзара и она долго не уступала свои позиции, но несколько дней назад этот усилитель вышел на первое место, оставив позади знаменитого ланзара.

Широкий диапазон воспроизводящих частот — еще одно достоинство этой схемы, хотя частоты ниже 30 Гц усилитель не сможет воспроизвести. Усилитель предназначен для широкополосной акустики, и для качественного звучания в первую очередь нужны качественные колонки. Хотя многие могут не согласится, но очень советую использовать отечественные головки 5 — 10 ГДШ с бумажным или поролоновым подвесом. После чистого класса «А» даже музыкальный центр будет звучать не так хорошо, как раньше.

Выходные транзисторы усилителя греются не так страшно, как говорилось в некоторых форумах, лично у меня без теплоотвода они поработали 10 минут на максимальной громкости, температура не превышала 70-80 градусов.

Странно то, что усилитель настолько качественный, что без подачи входного сигнала в колонках нет никакого шума или гула, словно усилитель выключен и включается только при подаче сигнала на вход.

Не советуется поднимать напряжение питания более 20 вольт, при 18 вольт усилитель показал 14 ватт — чистой синусоидальной мощи, но потреблял при этом 60 ватт… для класса «А» это вполне нормально. В дальнейшем планируется собрать еще один канал, уж больно понравился этот усилитель, рядом с ним даже музыкальный центр дурно звучит.

Список радиоэлементов

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.

Бестрансформаторные УНЧ

Усилитель НЧ на транзисторе, выполненный с использованием трансформатора, невзирая на то, что конструкция может иметь малые габариты, все равно несовершенен. Трансформаторы все равно тяжелые и громоздкие, поэтому лучше от них избавиться. Намного эффективнее оказывается схема, выполненная на комплементарных полупроводниковых элементах с различными типами проводимости. Большая часть современных УНЧ выполняется именно по таким схемам и работают в классе «В».

Два мощных транзистора, используемых в конструкции, работают по схеме эмиттерного повторителя (общий коллектор). При этом напряжение входа передается на выход без потерь и усиления. Если на входе нет сигнала, то транзисторы на грани включения, но все равно еще отключены. При подаче гармонического сигнала на вход происходит открывание положительной полуволной первого транзистора, а второй в это время находится в режиме отсечки.

Следовательно, через нагрузку способны пройти только положительные полуволны. Но отрицательные открывают второй транзистор и полностью запирают первый. При этом в нагрузке оказываются только отрицательные полуволны. В результате усиленный по мощности сигнал оказывается на выходе устройства. Подобная схема усилителя на транзисторах достаточно эффективная и способна обеспечить стабильную работу, качественное воспроизведение звука.

Усилители на TDA с небольшим описанием

Подборка усилителей на микросхемах серии TDA. Серия TDA знаменита своими микросхемами, которые позволяют собрать усилители любого класса и любой сложности.

Усилитель на TDA2005 или TDA2004

Усилитель звука выполнен по мостовой схеме. Открыть в полном размере

В нем предусмотрена защита выходного каскада от короткого замыкания, термозащита (отключение при перегреве в результате больших нагрузок), защита от скачков напряжения до 40 В, а также защита от отключения общего провода.

В этом усилителе присутствует защита оконечного каскада от замыкания. А также предусмотрена термозащита, которая отключает усилитель при перегреве во время больших нагрузок. Еще есть защита от скачков до 40 вольт, и защита от случайного отсоединения общего провода.

Назначение выводов

Характеристики микросхемы

Мощный УНЧ на TDA8924

Высокая эффективность усилителя (около 90 %) и широкий диапазон рабочего напряжения (+-30 В).

У этой микросхемы много преимуществ:

• Низкий ток потребления;
• Малые искажениях;
• Постоянный коэффициент усиления порядка 28 дБ;
• Выходная мощность стерео 2х50 Вт;
• Хорошее подавление пульсаций;
• Есть возможность внешней синхронизации;
• Отсутствие помех при включении/выключении;
• Защита от короткого замыкания;
• Можно ограничить выходную мощность;
• Защита от перегрева;
• И защита от электростатики на всех выводах.

Характеристики микросхемы

Двухканальный усилитель звука на TDA8920

У этой схемы высокая эффективность (порядка 90%) и широкий диапазон напряжения (около +-30 В).

Преимущества схемы

Схема простая и ее основой служит микросхема TDA8920.

Эта микросхема обладает следующими особенностями:

• Низкий ток потребления;
• Небольшие искажения сигнала;
• Постоянный коэффициент усиления схемы УНЧ с этой микросхемой будет равен 30 дБ;
• Выходная мощность 2х50 Вт;
• Можно сделать ограничитель на выходную мощность;
• Хорошее подавление пульсаций;
• Возможность включения микросхемы в режиме стерео или в мостовом режиме;
• Дифференциальные аудиовходы;
• Защита от замыкания;
• Защита от высоких температур во время работы;
• Обладает защитой от электростатических разрядов на всех выводах.

Характеристики микросхемы TDA8920

Post Views:
2 201

LM3886 и TIP35 — TIP36 транзисторы

Схема, которую решено было испытать, работала нормально долгое время, без перегревов и срабатывания защит. И даже 4 транзистора могут быть добавлены под 200 ваттный громкоговоритель 4 Ом, в принципе и 400 Вт может быть снято. Не забудьте только использовать изоляцию в радиаторе, в сборке транзисторов и интегральных микросхем.

При добавлении ещё одной пары выходных транзисторов, как показано на схеме ниже, большая часть выходного тока контролируется уже ними. Сама LM3886 обеспечивает приблизительно 1 А пиковых токов, в зависимости от напряжения питания и сопротивления нагрузки. При источниках питания ± 35 В и нагрузке 4 Ом возможно снятие более 100 Вт путем распределения их по транзисторам в среднем на 25 Вт (пик 70 Вт). LM3886 потребляет всего около 18 Вт (в среднем) или менее 40 Вт. Можете если что даже добавить другую пару транзисторов (мощность R8 должна быть соответственно увеличена), тогда схема потянет и нагрузку 2 Ом.

Схемы содержат пару диодов от выхода до клемм питания. Они являются необязательными, поскольку внешние транзисторы не позволяют встроенному защитному устройству войти в режим защиты, а необходимы диоды для распределения обратной ЭДС от нагрузки. Поскольку защита отключена, диоды в значительной степени являются необязательным дополнением. В тестовой схеме всё работало даже когда на выходе было 110 Вт с нагрузкой 4 Ом!

Большинство схем в выходном сигнале также имеют последовательную индуктивность 0,7 мкГн. Это рекомендуется для одной лишь LM3886, но необязательно при добавлении транзисторов к усилителю мощности. Её целью является поддержание постоянной мощности при емкостных нагрузках, но здесь микросхема изолирована от нагрузки благодаря резистору 2,7 Ом, который используется для открытия внешних транзисторов. Тестовая схема не была с дросселем и никаких проблем не наблюдалось. При использовании дросселя его изготавливают путем намотки 10 витков провода 0,5 мм на корпус резистора 10 Ом 1 Вт.

«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

Классы работы звуковых усилителей

Все усилительные устройства разделяются на несколько классов, в зависимости от того, какая степень протекания в течение периода работы тока через каскад:

1. Класс «А» – ток протекает безостановочно в течение всего периода работы усилительного каскада.
2. В классе работы «В» протекает ток в течение половины периода.
3. Класс «АВ» говорит о том, что ток протекает через усилительный каскад в течение времени, равного 50-100 % от периода.
4. В режиме «С» электрический ток протекает менее чем половину периода времени работы.
5. Режим «D» УНЧ применяется в радиолюбительской практике совсем недавно – чуть больше 50 лет. В большинстве случаев эти устройства реализуются на основе цифровых элементов и имеют очень высокий КПД – свыше 90 %.

Первый транзисторный УНЧ

И я его построил в 1962 году по схеме Х.Лина . Выходные транзисторы выбирать было не из чего — в наличии были только П4. Заработавший усилитель не возбуждался, но на высоких частотах (после 10 кГц) ток потребления возрастал в 3 раза из-за плохих частотных свойств транзисторов П4.

Звучание усилителя было не хуже, чем у тогдашних ламповых аппаратов (по крайней мере, при сравнении с радиолой “Дружба”), а мощность была больше, чем у всех выпущенных до той поры радиоприемников.

Рис. 1. Принципиальная схема УМЗЧ на германиевых транзисторах, 20Вт на 4Ом.

Выявился, правда, и другой недостаток: слабое подавление пульсаций напряжения выпрямителя при питании от сети. Но поскольку у него напряжение питания было около 30 В, ток потребления — не более 1… 1,5 А, этот недостаток я легко преодолел с помощью транзисторного стабилизатора напряжения. Затем стали появляться более совершенные транзисторы: П308, П605 и пр.

Стала расти мощность усилителей, а вместе с ней и габариты радиаторов охлаждения выходных транзисторов УНЧ и стабилизатора. Возникли проблемы с самовозбуждением (транзисторы стали более высокочастотными), нередко приводившие к выжиганию мощных и дорогих транзисторов.

УНЧ с трансформатором на выходе

Можно изготовить такой усилитель своими руками для домашнего использования. Выполняется он по схеме, работающей в классе «А». Конструкция такая же, как и рассмотренные выше, — с общим эмиттером. Одна особенность — необходимо использовать трансформатор для согласования. Это является недостатком подобного усилителя звука на транзисторах.

Коллекторная цепь транзистора нагружается первичной обмоткой, которая развивает выходной сигнал, передаваемый через вторичную на динамики. На резисторах R1 и R3 собран делитель напряжения, который позволяет выбрать рабочую точку транзистора. С помощью этой цепочки обеспечивается подача напряжения смещения в базу. Все остальные компоненты имеют такое же назначение, как и у рассмотренных выше схем.

Самый простой усилитель звука

В наше время биполярные транзисторы уходят в прошлое, и теперь, чтобы собрать какой-либо простой усилитель, уже не надо мучаться с расчетами и клепать печатную плату больших размеров.

Микросхемы TDA

Сейчас почти вся дешевая усилительная техника делается на микросхемах. Самое большое распространение получили микросхемы TDA для усиления аудиосигнала. В настоящее время они используются в автомагнитолах, в активных сабвуферах, в домашней акустике и во многих других аудиоусилителях и выглядят примерно вот так:

Одноканальный усилитель на TDA7396

Вот распиновка микросхемы:

Собирать наш усилитель будем по типичной схеме, которая была приложена в самом даташите:

На ножку 8 подаем +Vs, а на 4 ножку ничего не подаем. Следовательно, схема примет вот такой вид:

+Vs – это напряжение питания. Оно может быть от 8 и до 18 Вольт. “IN+” и “IN-” – сюда подаем слабый звуковой сигнал. К 5 и 7 ноге цепляем динамик. Шестую ногу садим на минус.

Вот моя сборка навесным монтажом

Конденсаторы на входе питания 100нФ и 1000мкФ я не использовал, так как у меня с блока питания итак идет чистое напряжение.

Раскачивал динамик с такими параметрами:

Как видите, сопротивление катушки 4 Ома. Полоса частот говорит о том, что он сабвуферного типа.

А вот так у меня выглядит саб в самопальном корпусе:

Пробовал снять видео, но звук на видео у меня снимает очень плохо. Но все-таки могу сказать, что с телефона на средней мощности уже долбило так, что уши заворачивались, хотя потребление всей схемы в рабочем виде составило всего около 10 Ватт (умножаем 14,3 на 0,73). В этом примере я взял напряжение, как в автомобиле, то есть 14,4 Вольта, что вполне укладывается в наш рабочий диапазон от 8 и до 18 Вольт.

Если у вас нет мощного источника питания, то его можно собрать вот по этой схеме.

Не зацикливайтесь именно на этой микросхеме. Этих микросхем TDA, как я уже говорил, существует множество видов. Некоторые из них усиливают стереосигнал и могут выдавать звук сразу на 4 динамика, как это сделано в автомагнитолах. Так что не поленитесь порыться в интернете и найти подходящую ТДАшку. После окончания сборки дайте заценить соседям ваш усилитель, выкрутив ручку громкости на всю балалайку и прислонив мощный динамик к стене).

А вот в этой статье я собирал усилитель на микросхеме TDA2030A

Получилось очень даже неплохо, так как TDA2030A обладает лучшими характеристиками, чем TDA7396

Также приложу для разнообразия еще схему от подписчика, у которого усилитель на TDA 1557Q работает исправно уже более 10 лет подряд:

Усилители на Алиэкспресс

Купить можно здесь.

А вот здесь он уже сразу готовый

Да и вообще, этих модулей усилителей на Алиэкпресс ну очень много. Нажимаете на эту ссылку и выбираете любой понравившийся усилитель.

Усовершенствование усилителя

Схема окончательного варианта УМЗЧ показана на рис.4. Транзистор VT9 (МП25) контролирует ток через выходные транзисторы VT7 и VT8.

Рис. 4. Окончательный, доработанный вариант схемы УМЗЧ на транзисторах.

Рис. 5. Продолжение схемы УМЗЧ с рисунка 4.

При превышении его заданной величины срабатывает триггер на туннельном диоде VD5, и реле К1, К2 отключают питание усилителя. Кнопка SB1 сбрасывает триггер в исходное состояние.

К сожалению, на выход “пролезают” заметные пульсации питающих напряжений, так что питать усилитель нужно от стабилизированного источника.

Звучание и этого усилилителя, и усилителя по рис.1 мне нравилось больше, чем лампового УНЧ радиолы “Симфония-2”-лучшего продукта советской промышленности в те годы.

Схема принципиальная УМЗЧ Power Follower 99c

Сразу хочу предостеречь — включать это чудо без мало-мальских приличных радиаторов — это 100% убийство полевых транзисторов! Греется схема как небольшой масляный обогреватель. Всё-ттаки чистый А-класс.

Все три транзистора IRFP150N в каждом канале закрепил на один радиатор (один радиатор — один канал). Для этой цели использовал недавно удачно приобретенного донора «Кумир-001». Радиаторы меньших размеров, думается мне, не будут достаточно охлаждать схему.

Включил: вроде ничего не взорвалось, выставил половину напряжения на предохранителе. Подключил нагрузку (колонки S30), сигнал на вход подал со звуковой карты компьютера… И расстроился: звук хороший, активный, насыщенный, но максимум 4 Ватта на слух.

Как это часто бывает сыграла невнимательность. Огромное спасибо другу Сергею, который изучив оригинальную статью на английском языке подсказал, что схема этого оконечного усилителя не что иное, как, цитирую «усилитель тока, и коэффициент усиления по напряжению у него равен 1. Именно поэтому к нему делают специальные ламповые предусилители или на транзисторах с высоким питающим напряжением», конец цитаты.

Схема

Учитывая, что LM317 может работать с максимальным током в 1,5 А, на выходе получаем относительно небольшую выходную мощность. К счастью, это ограничение можно преодолеть путем соединения нескольких LM317 параллельно, как представлено на схеме:

Увеличение по клику

Максимальное входное напряжение для LM317 составляет 40 В, поэтому, казалось бы, запитать усилитель можно от двухполярного источника с напряжением не более ±20 V. Однако, операционный усилитель, допускает работу с максимальным напряжением питания ±18 В. Поэтому, по мнению автора, работа схемы от источника питания с напряжением ±15В будет вполне разумным и безопасным решением.

Определившись с напряжением питания мы можем рассчитать необходимый ток покоя. Для нагрузки сопротивлением 8 Ом он составит 15 В/8Ω=1,875 А. Теоретическая максимальная мощность будет составлять около 14 Вт, хотя на практике получилось 12 Вт при чисто резистивной нагрузке. Так как акустическая система далека по своим свойствам от резистивной нагрузки, ток покоя следует взять несколько больший, например, 2,2А. В этом случае величина токозадающего резистора составит 1,25/2,2=0,56 Ω.

При этом на резисторе будет рассеивать чуть меньше 3 Вт, поэтому рекомендуется использовать резистор мощностью не менее 5 Вт. При таких параметрах потребляемая мощность одного канала усилителя составит 30×2,2=66 Вт.

А что вы хотели? Класс «А»!

Частотные характеристики

Усилители низкой (звуковой) частоты имеются практически во всех бытовых приборах — музыкальных центрах, телевизорах, радиоприемниках, магнитолах и даже в персональных компьютерах. Но существуют еще усилители ВЧ на транзисторах, лампах и микросхемах. Отличие их в том, что УНЧ позволяет усилить сигнал только звуковой частоты, которая воспринимается человеческим ухом. Усилители звука на транзисторах позволяют воспроизводить сигналы с частотами в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц.

Следовательно, даже простейшее устройство способно усилить сигнал в этом диапазоне. Причем делает оно это максимально равномерно. Коэффициент усиления зависит прямо от частоты входного сигнала. График зависимости этих величин — практически прямая линия. Если же на вход усилителя подать сигнал с частотой вне диапазона, качество работы и эффективность устройства быстро уменьшатся. Каскады УНЧ собираются, как правило, на транзисторах, работающих в низко- и среднечастотном диапазонах.

Улучшениые варианты однотранзисторного усилителя

Усложненные и улучшенные по сравнению со схемой на рис. 1 схемы усилителей приведены на рис. 2 и 3. В схеме на рис. 2 каскад усиления дополнительно содержит цепочку частотнозависимой отрицательной обратной связи (резистор R2 и конденсатор С2), улучшающей качество сигнала.

Рис. 2. Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи.

Рис. 3. Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора.

Рис. 4. Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора.

В схеме на рис. 3 смещение на базу транзистора задано более «жестко» с помощью делителя, что улучшает качество работы усилителя при изменении условий его эксплуатации. «Автоматическая» установка смещения на базе усилительного транзистора применена в схеме на рис. 4.

От чего зависит мощность схемы

У этой схемы есть ограничения. Можно поменять VT1 КТ315 на более мощный, у которого коэффициент усиления будет выше, но этот лимит усиления не бесконечный.

В первую очередь, все зависит от используемого транзистора. Если поменять его на более мощный, то и усиление будет выше. Но следует помнить, что чем мощнее транзистор, тем мощнее нужен входной сигнал. К тому же, придется сделать перерасчет всех компонентов. И подключать предусилитель, собирать схему блока питания, а это уже будет совсем другая схема.

У транзисторов есть ряд параметров, которые влияют на схему. Это коэффициент усиления по току (h21э), напряжению, мощности. А также важный параметр — это рассеиваемая мощность на коллекторе. С повышением мощности потребуется радиатор для отвода тепла.

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.

Подведем итоги

Добавление транзисторов-бустеров позволяет микросхемному усилителю звука обеспечивать большую мощность при нагрузках с более низким сопротивлением, чем это возможно в других случаях, но с оговорками. Главной из них является искажение. Оно не будет слышно если усилитель используется для низкочастотного динамика (в 3-полосной системе) или сабвуфера, но, вероятно, будет заметно, если вы попытаетесь использовать эту технологию с усилителем полного диапазона частот 20 Гц — 20 кГц. Также микросхема не может работать при более высоком напряжении, чем она рассчитана, поэтому мощность большинства типовых нагрузок АС (6-8 Ом) не будет значительно улучшена. Разве что при их параллельном включении.

Похожие записи:

Соотношение мощности ламп накаливания и светодиодных ламп? Где найти хорошего электрика Какой штраф за самовольное подключение электроэнергии в 2021 году Как читать электрические схемы автомобиля Люминофор для эпоксидной смолы Как пользоваться мультиметром: подробная инструкция для начинающих