webdonsk.ruУнч на одном транзисторе своими руками
Добавил пользователь Cypher Обновлено: 19.09.2024
Этот усилитель, по идее является самым простым усилителем звуковой частоты. Силовым компонентом является довольно мощный транзистор Дарлингтона. Составные транзисторы обладают большим усилением - именно эта фишка и является основой работы такого усилителя.
Выходная мощность, как и для любого усилителя, зависит от напряжения питания. Наш вариант начинает работать, когда напряжение питания ниже 1 Вольт - этого достаточно для открывания составного транзистора.
Работает схема при входном сигнале выше 0,5 Вольт - звук можно подавать напрямую от порта ПК, при этом никаких дополнительных предусилителей не нужно.
Максимальная выходная мощность такого усилителя доходит до 1 ватт, заметьте, что сам усилитель работает в чистом классе А!
Составной транзистор был взят от старой материнской платы, хотя подойдут любые составные транзисторы, независимо от проводимости, в нашем случае использован прямой транзистор, в случае обратных, нужно будет поменять полярность напряжения питания.
Транзистор с успехом можно заменить на наш - КТ829 или же на более мощные - КТ827, 825 и другие.
Из-за режима работы усилителя, транзистор будет всегда открыт, следовательно тепловыделение на нем будет довольно большим, поэтому транзистор крепиться на теплоотвод.
Сопротивление ограничительного резистора подбирается в районе от 6 до 56 Ом, мощность желательно 2-5 ватт, на нем тоже будет рассеивается часть начальной мощности. КПД усилителя составляет 20-25%.
На счет качества звучания - класс А делает свое дело. Этот усилитель на слух звучит лучше недавно собранного усилителя Хьюстона, бархатный звук, никаких искажений.
Важно! усилитель работает на высокоомную нагрузку - в моем случае 16Ом, с низкоомными головками результат был не самым лучшим.
МОИ УСИЛИТЕЛИ НЧ
1. Вперёд, в прошлое!
Замыслив материал на означенную тему, я первоначально хотел начать излагать её с азов. Не забираясь в дебри, конечно.
Однако после некоторого осмысления возможной перспективы пришёл к выводу, что это совершенно ни к чему.
В сети имеется громадное количество информации на эту тему, и каждый второй стремится учить других. И именно с азов. Я, как преподаватель более чем с 30-летним стажем, заявляю:
1) вообще НЕТ такого количества желающих учиться чему бы то ни было;
2) вряд ли найдётся столько желающих учиться что-то ДЕЛАТЬ СВОИМИ РУКАМИ;
3) совсем уж не найти такого количества МОЛОДЫХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ.
Я просто расскажу о том, как и какие УНЧ я делал, что мне в них понравилось, а что – нет, какие проблемы возникали, и как я их решал.
Короче: ВПЕРЕД, В ПРОШЛОЕ!
2. Вначале была ЛАМПА
Конструкция заработала, по-моему, с первого раза безо всякой настройки. Музыка с грампластинок зазвучала значительно громче. Для меня в тот момент это было важнее, чем качество. Но особо сильных искажений я, помнится, не услышал. Каково же было моё удивление, когда я подал сигнал с радиотрансляционной линии! Я вытащил приставку на улицу и зимними морозными вечерами наслаждался качественным громким звуком. А как приятно светились в темноте лампы 6П3С тёплым оранжевым светом. Синеватое свечение высоковольтной плазмы меняло свою интенсивность в такт громкости! Fantastisch! – рис. 4.
Следующий аппарат, который я хотел собрать – это радиограммофон : схема на рис. 5 из той же книги.
Кенотронный выпрямитель я заменил полупроводниковым мостом на диодах Д7Ж, трансформаторы взял от какого-то старого приёмника. От него же использовал ЭПУ с моторчиком на 110 В. Жаль, конечно, что пришлось разобрать для этого раритетный приёмник, но он был нерабочим, а детали были остро необходимы.
Схема работала, но дальше монтажной панели дело не пошло: наверное, не было времени или материалов сделать корпус.
На рис. 6. представлена схема однотактного УНЧ мощностью 5 Вт (опять же, с моими пометками). Мой предыдущий опыт показывал, что 5 Вт для одной комнаты в доме – мощность вполне достаточная.
Над этим усилителем я трудился долго. Причём, основная часть времени ушла именно на создание корпуса, который был изготовлен из самого доступного для меня материала – фанеры. Лобзиком и ножовкой я работать умел. В качестве морилки использовал раствор марганцовки, затем сушил и покрывал бесцветным нитролаком. В блоке питания я применил сборку АВС 120х270, вместо дросселя – мощный резистор. Трансформаторы – от предыдущей конструкции. Выходную лампу пробовал 6П6С и 6П3С, но не помню, с какой он работал качественнее.
Далее цитирую:
«При проведении различных военных учений и спортивных соревнований широко применяются мегафоны — специальные устройства, усиливающие громкость звучания человеческого голоса. Описываемый простой мегафон с выходной мощностью до 1 Вт может быть использован в военных и спортивных играх пионерского отряда. На рисунке приведен внешний вид мегафона, состоящего из основного устройства, заключенного в фанерный корпус с внешними размерами 80X140X200 мм, и выносного микрофона с кнопкой включения питания. Внутри корпуса размещены усилитель с батареей питания и громкоговоритель. Усилитель соединен с микрофоном и кнопкой гибкими проводниками длиной 80 см. Корпус снабжен ремешком для переноски мегафона на груди или боку.
Принципиальная схема. Согласно принципиальной схеме, мегафон включает микрофон, усилитель низкой частоты на двух транзисторах различной проводимости малой мощности Т1, Т2 и одном транзисторе средней мощности. Непосредственно в коллекторную цепь Т3 включен динамический громкоговоритель Гр. Усилитель питается от батареи Б напряжением 9 В. Так как он потребляет большой ток (до 600– 800 mА при работе с максимальной мощностью), то батарея включаемся кнопкой Кн только непосредственно при подаче команд.
Особенностью принципиальной схемы усилителя является применение транзисторов различной проводимости (Т1: р-n-р, Т2:n-р-n, Т3:р-n-р). Это позволило обойтись без переходных межкаскадных электролитических конденсаторов и упростить цепи смещения. Режимы работы всех трех транзисторов устанавливаются подбором резистора R1. Кроме того, использование транзистора средней мощности дало возможность включить громкоговоритель непосредственно в коллекторную цепь транзистора Т3, что позволило обойтись без трансформатора и повысить выходную мощность.
Я собрал мегафон на гетинаксовой плате, жёстко соединив детали лужёным медным проводом. Плату, динамик, батареи поместил в самодельный фанерный корпус, на нём же установил кнопку. В качестве микрофона применил телефон ТОН-2 с сопротивлением катушек около 1,5 кОм. Мегафон заработал без наладки, но, как справедливо отмечалось в статье, ни для каких других целей он был непригоден. Качество звука было отвратительное.
Схема усилителя имелась на внутренней стороне нижней крышки – фото 11.
Для усилителя я всё-таки изготовил две колонки, причём, самостоятельно собрал динамические головки и отцентрировал диффузоры – фото 12 (это я - ещё шибко молодой).
Отремонтированный и модернизированный 90У-2 служил мне довольно долго. Даже в институте на танцах я применял его!
Надо отметить, что кроме УНЧ я интересовался и делал:
Электрогитару (фото 14 - это тоже я ещё молодой),
различные приставки для гитары,
блоки питания,
цветомузыкальные приставки,
автоматы световых эффектов,
а также миноискатели,
схемы управления электродвигателями,
устройства с фотодатчиками (фототир, например),
различные тиристорные регуляторы,
простые радиопрёмники… и др.
Примерно в сентябре-октябре 1978 года я снова вернулся к ламповому КИНАПовскому усилителю, решив встроить в него простенькую транзисторную ЦМУ. На этот раз я использовал маломощный усилитель от школьного кинопроектора (фото 15), в котором выполнил те же самые операции (фото 16), что и раньше в более мощном.
Х – удаление
V – замена
Усилитель, показанный здесь, также является одним из моих раритетов. Загляните в РАДИОмузей.
4. И всё-таки – транзистор!
Я не имел достаточного количества различных и современных (по тем временам) кремниевых транзисторов, поэтому искал схему качественного и мощного УНЧ на транзисторах германиевых. И хотя в моём распоряжении были П210, я выбрал схему на транзисторах средней мощности типа П214. На фото 17 показаны уже готовые блоки этого УНЧ: предварительный усилитель и темброблок, усилитель мощности и выходные транзисторы на радиаторах, стабилизатор с защитой.
Я сам разработал все печатные платы и впервые применил технологию вырезания непроводящих участков. В дальнейшем я часто использовал именно этот метод при изготовлении печатных плат, стараясь (при разработке) делать токоведущие части только прямыми.
Усилитель я собрал в корпусе из листового дюраля, одна сторона которого была покрыта лаком (продавались одно время такие наборы, где были металл, пенопласт и дерево). На передней панели я разместил регуляторы громкости и тембра, стрелочный индикатор выхода (от магнитофона), который подсвечивался лампочкой (индикатором включения), выключатель питания; на задней панели – гнёзда входа/выхода. До настоящего времени у меня сохранились лишь несколько дюралевых листов корпуса. Усилитель работал на нагрузку 4 Ом, которая представляла собой кубическую колонку с четырьмя широкополосными динамиками. По моей субъективной оценке, аппарат развивал на выходе 6-8 Вт. УНЧ работал на некоторых моих, общешкольных и других мероприятиях.
Блоки, использованные мною, выделены на схеме цветом – рис. 18.
Позднее я сделал ещё один моноусилитель, который сохранился и по сей день в рабочем состоянии – фото 20.
Я перерыл все брощюры "В помощь радиолюбителю", все журналы "РАДИО", но так и не нашёл его схемы.
Недавно (в январе 2014 года), когда я готовил "Антологию транзисторных УНЧ" по материалам журналов "РАДИО" (1955-2013), всё-таки ОБНАРУЖИЛ схему этого усилителя в "РАДИО" №9 за 1973 год, стр. 56, Г. Крылов, "Широкополосный УНЧ". Наверное, у меня не было транзисторов, рекомендованных автором, и я заменил их подходящими, исходя из рекомендаций "Чем следует руководствоваться при замене транзисторов в УНЧ" ("РАДИО" №10, 1976, стр. 63).
У меня: Т1-Т3 МП21, Т4 П701, Т5-Т6 2Т908. К сожалению, силовичок я использовал слабоватый, поэтому
заявленной в статье мощности усилитель не развивает. Но работает действительно качественно.
Окрылённый успехом, я сделал второй канал. На фото 23 показаны блоки усилителей мощности для стереоУНЧ. Я уже не помню, зачем стремился уменьшить габариты печатных плат – ведь передо мной не стояла задача миниатюризации.
В реальной конструкции я использовал радиаторы, конечно, гораздо более мощные.
схема --> печатная плата --> монтаж.
Печатную плату я сделал по-своему сразу на два канала. Предварительный УНЧ с темброблоком расположены на отдельной плате.
ССЫЛКИ:
Радиограммофон – это аппарат для пригрывания и воспроизведения грампластинок с помощью встроенного УНЧ и динамика.
Для этого нам потребуются следующие компоненты и инструменты:
1. n-p-n кремниевый транзистор КТ805 или его аналоги. (этот самый мощный в серии)
2. Электролитический конденсатор емкостью 100мкФ и напряжением более 16 вольт
3. переменный резистор около 5кОм
4. монтажная плата (необязательно - можно сделать навесным монтажем)
5. радиатор
6. провода
7. разъем мини джек
8. блок питания 5-12 В постоянного тока
9. паяльник, канифоль, припой .
(вот такой подобран хлам)
Первым делом устанавливаем компоненты на монтажную плату.
К базе КТ805 припаиваем центральный вывод переменного резистора и отрицательный вывод конденсатора.
Второй вывод переменного резистора - это + питания и + динамика припаиваем на плату
Коллектор транзистора (центральный контакт) будет минус динамика.
К эмиттеру подключаем минус питания и отрицательный провод входного сигнала. Положительным проводом является + конденсатора.
Приступаем к тестам и настройке. Собираем и подключаем все компоненты на столе, строго соблюдая полярность!
Желательно и схему проверить на наличие коротких замыканий.
Нашим подстроечным резистором подбираем правильный режим работы. Короче говоря согласуем работу транзистора с сопротивлением динамика.
Ура! Настройка прошла успешно! Окультуриваем и устанавливаем все в корпус.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Усилитель звука относится к одному из наиболее интересных электронных устройств для начинающих электронщиков или радиолюбителей. И это не удивительно, ведь если устройство собрано правильно, то достаточно подключить динамик и сразу же раздастся звук, оповещающий о том, что усилитель мощности работает. Наличие звука приносить радость успешного завершения сборки усилителя звука своими руками, а его отсутствие – разочарование. Поэтому цель данной статьи – принести радость начинающему электронщику. Но сначала все по порядку…
Усилитель мощности на транзисторах. Базовые положения
Усилитель мощности на транзисторах присутствует в том или ином виде во многих электронных устройствах. Особенно ярко выделено его применение в звуковой технике.
Современный мир электроники полностью опутан различными запоминающими устройствами: флешки, жесткие диски и т.п. Для воспроизведения информации, хранящейся в памяти накопителей, нужно, прежде всего, преобразовать и усилить ее сигналы.
Главное назначение любого усилителя состоит в преобразовании маломощного сигнала в более мощный. При этом форма его должна сохраняться и не искажаться в процессе преобразования. Иначе произойдет частичная или полная утеря информации.
Начинающим электронщикам следует помнить очень важный момент. Усиление происходит не за счет каких-либо магических свойств транзистора, а за счет энергии блока питания. Транзистор лишь управляет потоком мощности от источника питания к нагрузке. Причем он выполняет свою работу в нужные моменты времени. Отсюда становится понятно, что мощность на нагрузке ограничена лишь мощностью блока питания. Если нагрузка, например динамик, имеет мощность 10 Вт, а источник тока способен выдать только 5 Вт, то нагрузка будет способна развить только 5 Вт.
Структура усилителя состоит из источника и узла, согласующего входной сигнал с источником тока. Такое согласование позволяет получить выходной сигнал.
Устройство транзистора
Поскольку главным элементом усилителя является транзистор, то рассмотрим вкратце устройство и принцип работы это полупроводникового прибора.
Среди довольно обширного выбора полупроводниковых приборов, как по характеристикам, так и по принципу действия, в данной статье мы рассмотрим, и будем применять исключительно биполярные транзисторы (БТ).
Такой электронный прибор состоит из полупроводникового кристалла и трех, подсоединенных к нему электродов. Вся конструкция помещается в корпус, который защищает прибор от разных внешних воздействий (пыль, влага и т.п.). От корпуса отходят три вывода: база (Б), коллектор (К) и эмиттер (Э).
Существуют принципиально два типа БТ n-p-n и p-n-p структуры. Принцип работы их аналогичен, а отличие состоит лишь в полярности подключения к их выводам источника питания и радиоэлектронных элементов, имеющих полярность, например электролитических конденсаторов.
Как работает биполярный транзистор (БТ)
Принцип работы БТ упрощенно рассмотрим на примере ниже приведенной схемы.
Базу оставим не подключенной либо соединим ее с минусом источника питания. Последний вариант более предпочтительный, поскольку исключает появление наводок на выводе.
Чтобы исключить короткое замыкание в цепь коллектора следует установить резистор Rн, он же будет служить нагрузкой. Однако при подключении источника питания Uип, ток в цепи VT и Rн протекать не будет (обратный ток мы не берем в счет, поскольку его значение слишком мало и не превышает единиц микроампер). Отсутствие тока в цепи поясняется тем, что транзистор закрыт. И если вернуться к аналогии с диодом, то мы заметим, что один из них находится под обратным напряжением, поэтому он заперт.
Открыть БТ не составит большого труда. Следует на базу относительно эмиттера (для n-p-n структуры) приложить положительный потенциал, то есть подать напряжение, например от другого источника питания – батарейки. Величина напряжения должна быть порядка 0,6 В, чтобы скомпенсировать падение напряжения на эмиттерном переходе. Резистор Rб служит для ограничения тока, протекающего в цепи базы.
Таким образом, если подать небольшое напряжение на базу, то в цепи нагрузки Rн будет протекать ток коллектора Iк. При смене полярности блока питания VT закроется. Чтобы не запутаться и правильно подключать источник питания следует обратить внимание на направление стрелки эмиттера. Она указывает на направление протекания токов Iк и Iб. Для БТ n-p-n типа Iк и Iб входят в эмиттер, а для p-n-p – выходят.
Коэффициент усиления транзистора
Коэффициент усиления является одним из важнейших параметров БТ и всегда приводится в справочниках. Для большинства маломощных БТ он находится в диапазоне 50…550 единиц. В общем, v показывает во сколько раз ток коллектора больше тока базы.
Усилитель звука на транзисторах
Усилитель звука на транзисторах предназначен для повышения мощности сигнала звуковой частоты, поэтому его еще называют усилитель мощности звуковой частоты или сокращенно УМЗЧ. Источником звука, подлежащего усилению, чаще всего служит микрофон или выход звуковой карты компьютера, ноутбука, смартфона и т.п. Мощность таких источников довольно низкая и составляет микроватты, а для нормальной работы динамика (громкоговорителя) необходимо обеспечить мощность единицы и десятки ватт, а то и сотни ватт. Поэтому главной задачей УМЗЧ является повышение мощности слабого входного сигнала в тысячи и десятки тысяч раз.
Звуки раздающейся мелодии или речи имеют сложный характер. Однако любой из них, даже самой сложной формы можно разложить в ряд сигналов синусоидальной формы, отличающихся как по частоте, так и по амплитуде.
Поэтому с целью упростить пояснение принципа работы схемы УМЗЧ будем применять входной сигнал синусоидальной формы uc. Нагрузкой на первых порах вместо динамика буде служить резистор Rн.
Однако приведенная выше схема применяется лишь для работы БТ в ключевом режиме, то есть когда полупроводниковый прибор VT находится в двух фиксированных состояниях – открытом и закрытом. Для усиления переменного сигнала данная схема непригодна, поскольку будет усиливаться только положительная полуволна входного сигнала. Для отрицательной полуволны транзистор будет закрыт. Кроме того, амплитуда входного сигнала должна быть не меньше 0,6 В, иначе просто останется незамеченным, поскольку не откроется эмиттерный переход.
Базовая схема входного каскада УМЗЧ
Чтобы схема УМЗЧ работала правильно, а это означает, усиливала без искажений положительные и отрицательные полуволны, изначально следует приоткрыть VT наполовину. Тогда положительная полуволна будет еще больше открывать БТ, а отрицательная – призакрывать его.
Приоткрыть БТ можно небольшим напряжением, поданным на базу, оно же называется напряжением смещения. Сам процесс называют установкой рабочей точки транзистора по постоянному току. Напряжение смещения зачастую подается от общего источника питания через токоограничивающий резистор Rб, согласно схемы, приведенной ниже.
Чтобы постоянное напряжение не воздействовало на источник переменного сигнала, а также не нарушался режим работы схемы по постоянному току, переменная составляющая отделяется конденсатором С1, а нагрузка подключается к коллектору через разделительный конденсатор C2 к клеммам uвых.
Правильная установка или настройка рабочей точки транзисторного усилителя звука имеет ключевое значение, поскольку если ее установить неверно, то выходной сигнал будет иметь искажения либо вовсе отсутствовать. Чтобы установить рабочую точку пользуются выходной статической характеристикой биполярного транзистора. Она характеризует зависимость тока в цепи коллектора от приложенного напряжения между выводами коллектор-эмиттер при разных значениях тока базы. На данной характеристике располагается нагрузочная прямая, на которой выделяют три участка: 1-2, 2-3 и 3-4. Участок 1-2 называется областью отсечки – здесь БТ полностью закрыт; 3-4 – область насыщения – БТ полностью открыт; 2-3 – активная область – здесь БТ находится в приоткрытом состоянии. Участки 1-2 и 3-4 используются для работы транзистора в ключевом режиме. Активный участок 2-3 соответствует работе БТ в режиме усиления. Именного на него ориентируются при настройке рабочей точки.
Расчет параметров элементов усилителя мощности
Расчет основных параметров усилителя мощности начинается с определения сопротивления резистора, который находится в цепи коллектора Rк. Чтобы его посчитать, согласно закону Ома понадобится прежде определить падение напряжения на нем URк и ток Iк:
Напряжение URк принимают из таких соображений, чтобы на полуоткрытом транзисторе оно было, равное половине напряжения источника питания Uип. Это соответствует половине нагрузочной прямой на выходной статической характеристике – точке А.
Если рабочая точка будет находится значительно выше или ниже точки А, например А1 или А2, то выходной сигнал с усилителя будет искажаться. Произойдет срез его нижних или верхних полуволн, что отразится на ухудшении качества звука. Поэтому стоит придерживаться средней точки – т. А. Однако это не всегда оправдано, особенно для сигналов очень низкой мощности. В таком случае рабочую точку принимают насколько ниже т. А, что позволяет снизить потребление электроэнергии без искажения формы выходного сигнала.
Коллекторный ток, называемый током покоя коллектора, принимают для расчетов 0,8…1,2 мА. Возьмем среднее значение 1 мА = 0,001 А.
Сопротивление Rк равно:
Примем ближайший стандартный номинал резистора 4,7 кОм.
Теперь определит сопротивление в цепи базы Rб:
Коэффициент усиления БТ легко и с достаточной точность можно определить мультиметром. Для pn2222 я определил значение 170 единиц.
Более точную установку тока покоя коллектора устанавливают переменным резистором, включенным в цепь базы и изменяют его до тех пока, пока значение Iк станет равным 1мА. При этом ориентируются на показания миллиамперметра, установленного в цепь коллектора.
Ниже приведены схемы входных каскадов усилителей с полупроводниковыми приборами разной структуры.
Расчет емкости конденсаторов усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ)
При расчете УМЗЧ следует обратить внимание на емкость развязывающих конденсаторов С1 и С2. Если их принять слишком малыми, то плохо будут проходить токи низкой частоты. Поэтому емкость можно определить по следующему выражению:
где fн – нижняя граница частоты сигнала, Гц. Для УНЧ как правило принимают 20 Гц – нижний порог слышимости человеческого уха;
Rвх – входное сопротивление следующего каскада или нагрузки. Для усилителей, в которых применяется БТ, включенный по схеме с общим эмиттером это сопротивление равняется нескольким килоом. Примем Rвх = 4,7 кОм = 4700 Ом.
Таким образом емкости конденсаторов С1 и С2 следует принимать не менее 10 мкФ.
Однако рассмотренная выше схема усилителя звука имеет недостаток, который исключает применение ее в таком виде в электронных устройствах. В схеме отсутствует температурная стабилизация, поэтому любые изменение температуры могут привести к искажению формы выходного сигнала. Устранение данного недостатка и причины его возникновения подробно рассмотрено в следующей статье.
Читайте также: