Усилитель на 15 ватт своими руками на транзисторах

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 30.08.2024

Статья о создании усилителя, в схемотехнике и конструкции которого использованы нетрадиционные технические решения. Проект некоммерческий.

Увлекаться аудиотехникой и слушать музыку я начал очень давно, с конца 80-х годов и продолжительное время был твердо убежден, что любой УМ с лейблом Sony, Technics, Revox и т.д. намного лучше отечественных усилителей, а самоделок – тем более, так как у западных брендов и технологии, и самые качественные детали, и опыт.

Все изменилось после статьи А.М. Лихницкого в журнале Аудиомагазин № 4(9) 1996, где рассказывалось о разработке и внедрении в производство в 70-е годы усилителя Бриг-001, автором которого он является. Волею случая, спустя небольшой промежуток времени, неисправный Бриг-001 из первых выпусков попал мне в руки. Используя только оригинальные отечественные детали 70-х - 80-х годов, привел этот УМ в первоначальное состояние, чтобы можно было оценить его звуковые способности как можно более достоверно.

Подключение усилителя Бриг-001 вместо Technics SU-A700 домашней аудиосистемы повергло меня в шок – Бриг звучал намного лучше, хотя параметры имел скромнее и был старше лет на 20. Именно в этот момент возникла идея сделать усилитель своими руками, способный заменить штатный в аудиосистеме, что и было сделано в 1998 году, преимущественно, на отечественной элементной базе военной приемки. Новый аппарат не оставлял шансов на сравнительных прослушиваниях уже и более именитым усилителям, типа NAD и Rotel средних моделей линейки и был вполне убедителен даже в сравнении с их более старшими собратьями. Дальнейшее развитие проект получил в 2000-м году, в виде двухблочного УМ по той же схеме, но с новым конструктивом и увеличенной энергоемкостью блока питания. Сравнивался он уже с транзисторными и ламповыми усилителями из ценовой категории до нескольких тысяч долларов США, причем, во многих случаях превосходил их по качеству звучания. Тут я понял еще одну вещь – конструкция усилителя решает почти все.

2. Снижение выходного сопротивления УМ еще до охвата ОООС.

1. Быстродействие и полоса пропускания композитного усилителя должны увеличиваться от входа к выходу.

2. Коррекция только однополюсная. Никаких конденсаторов в цепях ООС.

4. Свыше 200 В/мкс заметного улучшения не наблюдалось, но для УМ с выходным напряжением 20 В RMS, к примеру, нужно уже 500 В/мкс для достижения такого же результата.

В 2008 году, случайно, в Интернете нашлось дополнение к спецификации на интегральный буфер BUF634T, где самими разработчиками приводилась схема композитного усилителя с тремя такими буферами на выходе, соединенными параллельно (рис. 1) – именно тогда пришла идея спроектировать УМ с большим количеством таких буферов в выходном каскаде.

BUF634T – это широкополосный (до 180 МГц), сверхбыстродействующий (2000 В/мкс) буфер, построенный на основе параллельного повторителя, имеющий выходной ток 250 мА и ток покоя до 20 мА. Единственный его недостаток, можно сказать, - это низкое напряжение питания (+\- 15 В номинальное и +\- 18 В – максимально допустимое), что накладывает определенные ограничения на амплитуду выходного напряжения.

Остановил все-таки свой выбор на BUF634T, смирившись с низким выходным напряжением, так как все остальные характеристики буфера и его звуковые свойства меня полностью устраивали, и начал проектировать УМ с максимальной выходной мощностью 20 Вт/4Ом.

Рис.1

Выбор количества элементов выходного каскада свелся к тому, чтобы получить УМ, работающий в чистом классе А на нагрузку 8 Ом и обеспечить режимы элементов выходного каскада по току далекие от предельных. Требуемое количество определилось как 40+1. Для дополнительного 41-го буфера был установлен минимальный ток покоя - всего 1.5 мА, а использовать его предполагалось для того, чтобы осуществить первый запуск конструкции еще до установки радиаторов, а также с целью проведения некоторых настроек и экспериментов в более комфортных условиях. Впоследствии оказалось, что это была очень хорошая идея.

Общая схема усилителя претерпела множество изменений за время настройки и доводки, поэтому приведу сразу финальный вариант, который включает в себя все исправления и доработки (рис. 2).

Рис. 2

Структура проста – селектор входов, регулятор громкости, УН, буферный усилитель для записи на магнитофон, оконечный каскад и реле защиты, которое управляется оптоэлектронной схемой задержки подключения АС и защиты их от постоянного напряжения (рис.3). Для компактности, буферы и сопутствующие им резисторы объединены по 10 шт, но нумерация деталей сохранена в полном объеме. Как видно на рис. 2, контактная группа реле защиты УМ (К6) не включена в цепь прохождения звука и замыкает выход на землю во время переходных процессов или возможных аварийных ситуаций.

Рис. 3

Для BUF634T такое включение не опасно, тем более что все буферы имеют на выходе по резистору 10 Ом. Во избежание потери устойчивости усилителем, из-за замыкания на землю резистора ОООС (R15), одновременно со срабатыванием реле К6 замыкается и реле К5, образующее временную цепь ОООС драйверного каскада через резистор R14. Если номиналы резисторов R14 и R15 равны, то никаких посторонних щелчков в АС во время работы защиты нет, даже если они чувствительностью свыше 100 дБ.

Стоит заметить, что первый год эксплуатации усилитель надежно функционировал и без реле К5, и без временной цепи ООС с R14, но мне не давала покоя сама вероятность возникновения самовозбуждения во время работы защиты, поэтому были введены эти дополнительные элементы. Кстати, усилитель прекрасно работает и без охвата оконечного каскада цепью ОООС. Можно убрать резистор R15, реле К5, а резистором R14 замкнуть обратную связь в УН, что я и делал, в качестве эксперимента. Мне так звук понравился меньше – возможно, что это тот вариант, когда от использования сверхбыстродействующей обратной связи получаем больше плюсов, чем минусов.

На схеме не показаны блокировочные конденсаторы по питанию – они для удобства будут отображены на схеме БП.

Идеология этого усилителя в значительной степени отличается от классической и основывается на принципе разделения токов – каждый элемент оконечного каскада работает с малым током, в очень комфортном режиме, но достаточное количество этих элементов, включенных параллельно, могут обеспечить данному 20-Ваттному усилителю максимальный ток в нагрузке более 10 А постоянно и до 16 А в импульсе. Таким образом, выходные каскады нагружены во время прослушивания, в среднем, не более чем на 5-7%. Единственное место в усилителе, где могут проходить большие токи, – это две медные шины на плате УМ, ведущие к терминалам для подключения АС, куда сходятся вместе выходы всех BUF634T каждого канала.

Рис. 4

На БП для сервисных функций возложено подключение сетевого напряжения к основным трансформаторам (реле К8), питание компонентов системы Soft Start, реле селектора входов, напряжение питания которых, кстати, тоже стабилизировано. Реализован также выход +5 В, выведенный на разъем на задней панели УМ, – это уже некий стандарт в моих усилителях для одновременного включения каких-либо внешних блоков. Данный усилитель вполне может работать как усилительно-коммутационное устройство (предварительный усилитель) для более мощных моноблоков, к примеру, которые будут включаться при подаче на них управляющего напряжения +5 В.

Блок питания усилителя был построен в первую очередь, так как дальнейшее продвижение процесса разработки требовало наличие полноценного БП, чтобы первый запуск, эксперименты и настройку производить в режиме близком к реальным условиям эксплуатации. После успешного запуска всех цепей питания, на плате УМ был собран селектор входов, узел задержки включения и защиты АС, а также композитный усилитель с одним BUF634T (BUF41) на выходе, в качестве оконечного каскада. Как уже упоминалось выше, этот 41-й буфер имеет малый ток покоя и не требует установки на радиатор, но к выходу усилителя теперь запросто подключались наушники, что давало возможность слухового контроля, наряду с измерениями. По окончании отладки схемы с одним выходным буфером в каждом канале, оставалось только впаять остальные 80 шт. и посмотреть, что из этого получится. Никаких гарантий положительного результата у меня не было, да и быть не могло - отсутствовала информация об успешно реализованных подобных проектах других разработчиков. Насколько мне известно, конструкций на параллельных ОУ, имеющих аналогичное быстродействие, ни в России, ни за рубежом нет и сейчас.

Результат все же оказался положительным. Так как усилитель был собран на жестком шасси из алюминиевых брусков, где были закреплены и все коммутационные разъемы (фото 1), то подключить его к аудиосистеме возможно было и без корпуса. Начались первые прослушивания, но об этом чуть позже - сначала, приведу некоторые параметры:

Фото 1

Выходная мощность: 20 Вт/4Ом, 10 Вт/8Ом (класс А)

Полоса пропускания: 0 Гц – 5 МГц (вход CD)

1.25Гц - 5 МГц (входы AUX, Tape, LP)

Скорость нарастания выходного напряжения: более 250 В/мкс

Коэффициент усиления: 26 дБ

Выходное сопротивление: 0.004 Ом

Чувствительность входов: 500 мВ

Отношение сигнал/шум: 113.4 дБ

Потребляемая мощность: 75 Вт

Мощность блока питания: 320 Вт

Габаритные размеры, мм: 450х132х390 (без учета высоты ножек)

Вес: 18 кг

На основании параметров, даже не заглядывая в схему, очевидно, что в усилителе отсутствуют входные и выходные фильтры, а также внешние цепи частотной коррекции. Но стоит заметить, что при этом он устойчив и прекрасно работает даже с неэкранированными межблочными кабелями. Достаточно информативна в этом отношении и осциллограмма меандра 2 кГц 5В/дел, на нагрузке 8 Ом при почти максимальном уровне выходного напряжения (Фото 2).

Фото 2

Есть осциллограммы, снятые и на частотах 10кГц, 20кГц и 100кГц, но проверки на высоких частотах проводились с малым уровнем сигнала, поэтому уже сказывалось наличие высокоОмного регулятора громкости на входе, а также R-C цепь Цобеля на выходе УМ, которая еще присутствовала в то время (меандр 100 кГц 50мВ/дел - фото 3).

Фото 3

Усилитель подключался к различной акустике – это и АС известных российских производителей: Александра Клячина (модели: MBV (MBS), PM-2, N-1, Y-1), рупорные АС Александра Князева, полочные АС на профессиональных динамиках фирмы Tulip Acoustics, АС иностранных брендов средней и высокой ценовой категории: Klipsh, Jamo, Cerwin Vega, PBN Audio, Monitor Audio, Cabasse и многих других, с разной чувствительностью и входным импедансом, многополосные со сложными и простыми разделительными фильтрами, широкополосные без разделительных фильтров, АС с разным акустическим оформлением. Особых предпочтений выявлено не было, но лучше всего УМ раскрывается на напольной акустике с полноценным НЧ диапазоном и, желательно, чувствительностью повыше, так как выходная мощность невелика.

Фото 4

Фото 5

Фото 6

Регулятор громкости установлен DACT 50 кОм. Сейчас, я бы выбрал их наименьший номинал – 10 кОм или использовал бы релейный регулятор Никитина с постоянным входным и выходным сопротивлением 600 Ом. РГ типа ALPS RK-27 будет намного хуже и не рекомендуется к использованию.

Реле рекомендую Finder в силовой части, защитеАС и софтстарте, а для селектора входов нужно использовать только такие реле, у которых в параметрах нормирован минимальный коммутируемый ток. Таких реле выпускается немного моделей, но они есть.

Отечественные быстродействующие выпрямительные диоды КД213 (10 А) или КД2989 (20 А) в питании оконечного каскада будут лучше большинства импортных.

Хочу заметить, что схемотехника усилителя достаточно проста, но для работы со столь быстродействующими и широкополосными микросхемами нужны соответствующие навыки и измерительные приборы – функциональный генератор, осциллограф с полосой не менее 30 МГц (лучше - 50 МГц).

В заключение, хотелось бы сказать, что сделанные мной выводы по результатам проведенных экспериментов, а также в течение работ над данным проектом и последующей его доводки, не претендуют на абсолютную истину. Путей достижения цели, которой в данном случае является качественный звук, достаточно много и каждый из них подразумевает комплекс мер, которые могут не давать положительного результата по отдельности. Поэтому, простых рецептов в этой области не бывает.

Статья была опубликована в журнале Радиолюбитель, в номерах 7 и 8 за 2014 год.

Но почему любители собирают усилители класса B невзирая на искажения? Дело в том, что на противоположной чаше весов лежат такие особенности как высокий коэффициент полезного действия, хорошая термостабильность и высокая мощность при простоте схемы.

Также они являются более экономичными, так как при отсутствии входного сигнала транзисторы выходного каскада усилителей класса B обычно холодные, ведь их ток покоя практически равен нулю (из-за отсутствия смещения на базах), в отличие от класса AB и тем более класса A. Это важно при питании от автономных источников, хотя для этого лучше использовать класс D, но все же.

Схема из журнала

Адаптированная схема

В адаптированной схеме применена современная элементарная база и сохранены все порядковые номера элементов. Добавлен разделительный конденсатор Cin. Убран конденсатор положительной обратной связи C2. Увеличены емкости C5 и C7. Изменено сопротивление резисторов R10 и R12, ограничивающих ток стабилитронов VD1 и VD2.

Усилитель прост, дешев, не требует сложной наладки, достаточно громкий и поэтому я рекомендую его к сборке. Он хорошо подойдет для работы в качестве сабвуфера или УНЧ автомобиля, но меня он устраивает и для домашнего прослушивания.

Основные характеристики

Напряжение питания ………. ±25В

Сопротивление нагрузки ………. 4Ома

Выходная мощность, номинальная (Rout=4Ома) ………. 40Вт

Выходная мощность, максимальная (Rout=4Ома) ………. 60Вт

КНИ (Pном., f=1кГц) ……….0.08%

КНИ (Pном., f=20кГц) ……….0.15%

Остальные характеристики можно посмотреть в оригинальной статье.

Схему можно собирать, как на советской элементарной базе, так и на импортной. Я собирал на импортных компонентах.

Операционный усилитель включен в инвертирующем варианте с отрицательной обратной связью через резистор R1. Операционный усилитель усиливает напряжение, а VT1 и VT2 усиливают ток, усиленный ими ток полностью уходит в базы транзисторов VT3 и VT4. Последние транзисторы также усиливают ток, который протекает через нагрузочный резистор R11. На этом резисторе образуется падение напряжения, пропорциональное току, протекающему через него. Это падение и есть усиленное напряжение, хотя все транзисторы работают в режиме усиления тока.

На базах VT1 и VT2 задано смещение с помощью резисторного делителя напряжения R6-R9. Смещение задается таким образом, чтобы при температуре транзисторов до 60 0 C напряжение на базах было 0.4-0.5В, то есть они еще закрыты, но еще немного (0.1-0.2В) и они откроются. Автор схемы объясняет это уменьшением их порога срабатывания.

Стабилитроны VD5 и VD7 и резисторы R10 и R12 обеспечивают напряжением питания (±15В) операционный усилитель.

Компоненты

Транзисторы TIP41 и TIP42 можно заменить на BD911 и BD912, или на КТ818, КТ819, но у последних другое расположение выводов. Будьте внимательны! Печатная плата разведена именно под КТ818, КТ819.

Автор схемы пишет в своей статье, что подбирать транзисторы в пары по их параметрам не нужно.

Операционный усилитель TL071 можно заменить на TL081.

Конденсаторы Cin и C6 пленочные.

Все резисторы мощностью 0.25Вт, за исключением R11 – 1Вт.

Стабилитроны VD1 и VD2 на напряжение 15В.

Охлаждение

Теплоотводы для BD139 и BD140 должны быть площадью поверхности 60см 2 каждый. Теплоотвод для TIP41 и TIP42 должен иметь площадь поверхности 600см 2 .

Для наладки усилителя я установил все транзисторы на один радиатор, но при установке в корпус теплоотводы будут разъединены.

Фланцы VT3 и VT4 я не изолировал от теплоотвода, так как их коллекторы соединены по схеме, но если корпус усилителя металлический, то необходимо их изолировать.

Питание нашего усилителя класса B должно быть двуполярным ±25В. Его можно обеспечить с помощью импульсного источника питания или линейного источника.

При использовании линейного блока питания, напряжение вторичных обмоток трансформатора не должно превышать 18+18 Вольт переменного тока, так как после выпрямления, на накопительном конденсаторе напряжение будет в 1.41 раз больше, то есть ±25В. Рекомендуемый ток вторичных обмоток (на один канал) не менее 1.5А.

Емкость накопительных конденсаторов (для одного канала) должна составлять 4700-6800мкФ в каждом плече, а их напряжение не менее 35В.

Налаживание усилителя

Наладка производится путем подбора резисторов R7 и R8 до достижения на базах VT1 и VT2 напряжения постоянного тока в диапазоне 0.4-0.5В. В моем случае подбирать ничего не пришлось, все в допуске. Одним щупом касаемся средней точки (GND), вторым щупом базы VT1, а потом базы VT2.

Если сборка производилась по схеме из журнала, с применением советского ОУ, то далее вращением ротора подстроечного резистора R5 добиваемся нулевого напряжения на выходе усилителя. Для TL071 данная операция не выполняется, так как ею на выходе обеспечивается нулевое напряжение.

После прогрева усилителя рекомендуется повторить его наладку.

После наладки я нагрузил усилитель резистором с сопротивлением 4Ома.

Хочется самому собрать усилитель мощности для домашней акустики с достойным звуком, но не знаете на каком варианте остановится? Нужно попробовать классический транзисторный усилитель класса AB. Это достаточная мощность для любой акустики, динамичный звук и низкие искажения.

У классических транзисторных усилителей класса AB, по сравнению с классом А большая мощность, меньшая итоговая стоимость и приемлемые радиаторы и блоки питания. По сравнение с современным классом D, AB имеет преимущество по цене и простоте сборки и настройки.

Но в любом случае до готового усилителя, помимо плат необходимы:

Блок питания (сетевой трансформатор + выпрямитель с конденсаторами питания)
Защита акустики на реле (при необходимости)
Софт-старт для плавного пуска (при необходимости)
Регулировка громкости (например на сдвоенном переменном резисторе)
Селектор входов (при необходимости)
Корпус с радиаторами охлаждения

Рассмотрим известные варианты плат усилителей класса AB на площадке AliExpress.

Открывает подборку вариант от ZeroZone с небольшой мощностью 30 Вт — X-One. Выпрямитель и конденсаторы по питанию 10000 мкФ уже установлены на плате, а так же есть защита выхода на акустику на реле и микросхеме UPC1237. Мне нравятся такие комбинированные решения, удобно в монтаже все на борту и нет длинных проводов.

Силовые транзисторы используются Hitachi J2SJ555 2SK2586.

Размеры платы 119х76,5 мм, необходим трансформатор с вторичной обмоткой 22-0-22 В.

В этом лоте есть выбор:

Только печатные платы 2 шт.
Платы и набор деталей для самостоятельной пайки
Готовые и протестированные платы

NAP140

Клон Naim NAP140 интересной английской модели усилителя 90-х годов от бренда AIYIMA. В этом лоте именно набор для самостоятельной сборки: печатные платы на два канала и детали. Сборка не сложная. Нужно не забыть выставить необходимый ток покоя транзисторов для своего питания.

Размеры платы 123х93 мм. Используются мощные транзисторы SANKEN 2SC2922.

NAP250

Продолжение английской истории. Клон усилителя NAIM NAP250. Компактно и просто.

Платы небольшого размера 71х48 мм, одна пара выходных транзисторов 2SC5200 (обещают оригиналы!). Ток покоя 10-20 мА.

Выходная мощность RMS 80 Вт на 8 Ом. Питание платы от 15 до 40 В постоянного напряжения. На выходе THD + N = 0.001% — 0.03% на 30 Вт.

В лоте набор для сборки усилителя или собранные и настроенные платы.

MX50 SE

Классический вариант 100 Вт — MX50 SE. Платы небольшие 76х73 мм. Питание: 15-45 В двухполярное постоянное напряжение. Рекомендован трансформатор с вторичной обмоткой 24-0-24 В.

Выходная пара транзисторов KTB817, KTD1047. В комплекте прокладки для изоляции транзисторов от радиатора.

На выходе неплохие параметры для такой простой схемы: THD + N = 0.002% 20 Гц-20 кГц 10 Вт RMS 8 Ом.

В лоте набор для сборки усилителя или собранные и настроенные платы (2 шт.).

Клон знаменитого усилителя Musical fidelity XA50. С двумя парами выходных транзисторов установленных горизонтально. Размеры платы: 168х78 мм.

Эта версия мне понравилась размещенным на самой плате выпрямителем и конденсаторами по питанию 4700 мкФ.

Рекомендован трансформатор с вторичной обмоткой 24-0-24 В.

В комплекте стойки для платы и прокладки для изоляции транзисторов от радиатора.

Для кому мало 100 Вт, у модели L25 от LJM — две пары выходных транзисторов и 250 Вт на 8 Ом. Питание от 24 до 70 В!

Выходные транзисторы KTB817, KTD1047, драйверы 2SA1186, 2SC2837. Ток покоя 20 мА.

Для получения заявленной мощности нужен мощный блок питания.

В лоте пара собранных и настроенных плат с алюминиевыми уголками-переходниками для монтажа на радиатор. Радиаторы при максимальном напряжении нужны около 2 кг на канал.

Плата с драйвером UPC2581V

Далее вариант с драйвером NEC UPC2581V и выходными транзисторами: NJW0302G + NJW0281G.

В этом лоте есть несколько вариантов набора (рекомендую брать без радиатора, использовать свой):

Набор для самостоятельной пайки
Собранная плата
Набор для самостоятельной пайки + радиатор охлаждения
Собранная плата + радиатор охлаждения

Для питания нужен сетевой трансформатор с вторичной обмоткой 18 до 30 В со средней точкой.

Размеры платы: 155х120х50 мм
Сопротивление нагрузки: 4-8 Ом
Ток покоя: до 60 мА
Максимальная заявляемая мощность: 150 Вт в канал

Плата с драйвером LME49810

Завершает подборку тоже вариант с драйвером (тут на LME49810) — проработанный и мощный. Мощность аж 300 Вт на 8 Ом! Одна плата на канал.

Широкий диапазон двухполярного напряжения питания платы: от 20 до 100 В. На выходе силовые транзисторы Toshiba 2SA1943/2SC5200 расположены горизонтально. Ток покоя 60 мА.

Плата большая (мощность же, 3 пары выходных транзисторов) 215x93,5 мм. На выходе 0,007% THD+N.

На плате нашлось место для защиты акустики на мощном реле и UPC1237.

Надеюсь, подборка плат транзисторных усилителей для DIY аудио проекта, была полезна и Вы выберете себе вариант на свой вкус (слух) и бюджет.

Приятных покупок! Не забывайте применять купоны и скидки площадки AliExpress.

TRENDSALE100 – 100 от 800 руб TRENDSALE200 – 200 от 1 500 руб TRENDSALE350 – 350 от 3 000 руб TRENDSALE500 – 500 от 5 000 руб TRENDSALE700 – 700 от 7 000 руб TRENDSALE1500 – 1 500 от 16 000 руб TRENDSALE1700 – 1 700 от 18 000 руб TRENDSALE2400 – 2 400 от 30 000 руб

УМЗЧ мощностью 350 Вт

Простейшие

Примечание: если вы до сих пор не паяли электронику, учтите – ее компоненты нельзя перегревать! Паяльник – до 40 Вт (лучше 25 Вт), максимально допустимое время пайки без перерыва – 10 с. Паяемый вывод для теплоотвода удерживается в 0,5-3 см от места пайки со стороны корпуса прибора медицинским пинцетом. Кислотные и др. активные флюсы применять нельзя! Припой – ПОС-61.

Простейшие усилители звука

На этой крошке удобно осваивать азы наладки УМЗЧ с непосредственными связями между каскадами, дающими наиболее чистый звук:

Перед первым включением питания нагрузку (динамик) отключаем;
Вместо R1 впаиваем цепочку из постоянного резистора на 33 кОм и переменного (потенциометра) на 270 кОм, т.е. первый прим. вчетверо меньшего, а второй прим. вдвое большего номинала против исходного по схеме;
Подаем питание и, вращая движок потенциометра, в точке, обозначенной крестиком, выставляем указанный ток коллектора VT1;
Снимаем питание, выпаиваем временные резисторы и замеряем их общее сопротивление;
В качестве R1 ставим резистор номинала из стандартного ряда, ближайшего к измеренному;
Заменяем R3 на цепочку постоянный 470 Ом + потенциометр 3,3 кОм;
Так же, как по пп. 3-5, в т. а выставляем напряжение, равное половине напряжения питания.

Примечание: компоненты, требующие подбора при наладке устройства в макете, на схемах обозначаются или звездочкой (*), или штрихом-апострофом (‘).

В центре на том же рис. – простой УМЗЧ на транзисторах, развивающий уже мощность до 4-6 Вт на нагрузке 4 Ом. Хотя и работает он, как и предыдущий, в т. наз. классе AB1, не предназначенном для Hi-Fi озвучивания, но, если заменить парой таких усилитель класса D (см. далее) в дешевых китайских компьютерных колонках, их звучание заметно улучшается. Здесь узнаем еще одну хитрость: мощные выходные транзисторы нужно ставить на радиаторы. Компоненты, требующие дополнительного охлаждения, на схемах обводятся пунктиром; правда, далеко не всегда; иногда – с указанием необходимой рассеивающей площади теплоотвода. Наладка этого УМЗЧ – балансировка с помощью R2.

Справа на рис. – еще не монстр на 350 Вт (как был показан в начале статьи), но уже вполне солидный зверюга: простой усилитель на транзисторах мощностью 100 Вт. Музыку через него слушать можно, но не Hi-Fi, класс работы – AB2. Однако для озвучивания площадки для пикника или собрания на открытом воздухе, школьного актового или небольшого торгового зала он вполне пригоден. Любительская рок-группа, имея по такому УМЗЧ на инструмент, может успешно выступать.

В этом УМЗЧ проявляются еще 2 хитрости: во-первых, в очень мощных усилителях каскад раскачки мощного выхода тоже нужно охлаждать, поэтому VT3 ставят на радиатор от 100 кв. см. Для выходных VT4 и VT5 нужны радиаторы от 400 кв. см. Во-вторых, УМЗЧ с двухполярным питанием совсем без нагрузки не балансируются. То один, то другой выходной транзистор уходит в отсечку, а сопряженный в насыщение. Затем, на полном напряжении питания скачки тока при балансировке способны вывести из строя выходные транзисторы. Поэтому для балансировки (R6, догадались?) усилитель запитывают от +/–24 В, а вместо нагрузки включают проволочный резистор 100…200 Ом. Кстати, закорючки в некоторых резисторах на схеме – римские цифры, обозначающие их необходимую мощность рассеяния тепла.

Примечание: источник питания для этого УМЗЧ нужен мощностью от 600 Вт. Конденсаторы сглаживающего фильтра – от 6800 мкФ на 160 В. Параллельно электролитическим конденсаторам ИП включаются керамические по 0,01 мкФ для предотвращения самовозбуждения на ультразвуковых частотах, способного мгновенно сжечь выходные транзисторы.

На полевиках

На след. рис. – еще один вариант достаточно мощного УМЗЧ (30 Вт, а при напряжении питания 35 В – 60 Вт) на мощных полевых транзисторах:

УМЗЧ на мощных полевых транзисторах

Звук от него уже тянет на требования к Hi-Fi начального уровня (если, разумеется, УМЗЧ работает на соотв. акустические системы, АС). Мощные полевики не требуют большой мощности для раскачки, поэтому и предмощного каскада нет. Еще мощные полевые транзисторы ни при каких неисправностях не сжигают динамики – сами быстрее сгорают. Тоже неприятно, но все-таки дешевле, чем менять дорогую басовую головку громкоговорителя (ГГ). Балансировка и вообще наладка данному УМЗЧ не требуются. Недостаток у него, как у конструкции для начинающих, всего один: мощные полевые транзисторы много дороже биполярных для усилителя с такими же параметрами. Требования к ИП – аналогичные пред. случаю, но мощность его нужна от 450 Вт. Радиаторы – от 200 кв. см.

Сразу вверх

Схемы простого высококачественного УМЗЧ

Схемы УМЗЧ Гумели и спецификация к ним даны на иллюстрации. Радиаторы выходных транзисторов – от 250 кв. см. для УМЗЧ по рис. 1 и от 150 кв. см. для варианта по рис. 3 (нумерация оригинальная). Транзисторы предвыходного каскада (КТ814/КТ815) устанавливаются на радиаторы, согнутые из алюминиевых пластин 75х35 мм толщиной 3 мм. Заменять КТ814/КТ815 на КТ626/КТ961 не стоит, звук заметно не улучшается, но налаживание серьезно затрудняется.

Чертежи печатных плат и указания по налаживанию простого высококачественного УМЗЧ

Примечание: разрывы в дорожках, к которым подключаются базы мощных транзисторов – технологические, для налаживания, после чего запаиваются каплями припоя.

Минимизировать межблочный монтаж, поместив платы на радиаторах мощных транзисторов.
Полностью отказаться от разъемов внутри, выполнив весь монтаж только пайкой. Тогда не нужны будут R12, R13 в мощном варианте или R10 R11 в менее мощном (на схемах они пунктирные).
Использовать для внутреннего монтажа аудиопровода из бескислородной меди минимальной длины.

При выполнении этих условий с возбуждением проблем не бывает, а налаживание УМЗЧ сводится к рутинной процедуре, описанной на рис.

Провода для звука

Аудиопровода не досужая выдумка. Необходимость их применения в настоящее время несомненна. В меди с примесью кислорода на гранях кристаллитов металла образуется тончайшая пленочка окисла. Оксиды металлов полупроводники и, если ток в проводе слабый без постоянной составляющей, его форма искажается. По идее, искажения на мириадах кристаллитов должны компенсировать друг друга, но самая малость (похоже, обусловленная квантовыми неопределенностями) остается. Достаточная, чтобы быть замеченной взыскательными слушателями на фоне чистейшего звука современных УМЗЧ.

Как сделать межблочные провода из витой пары, см. след. видео.

Видео: межблочные провода из витой пары своими руками

Теоретическая интермедия

Как видим, уже на первых порах освоения звукотехники нам пришлось столкнуться с понятием Hi-Fi (High Fidelity), высокая верность воспроизведения звука. Hi-Fi бывают разных уровней, которые ранжируются по след. основным параметрам:

Полосе воспроизводимых частот.
Динамическому диапазону – отношению в децибелах (дБ) максимальной (пиковой) выходной мощности к уровню собственных шумов.
Уровню собственных шумов в дБ.
Коэффициенту нелинейных искажений (КНИ) на номинальной (долговременной) выходной мощности. КНИ на пиковой мощности принимается 1% или 2% в зависимости от методики измерений.
Неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе воспроизводимых частот. Для АС – отдельно на низких (НЧ, 20-300 Гц), средних (СЧ, 300-5000 Гц) и высоких (ВЧ, 5000-20 000 Гц) звуковых частотах.

Примечание: отношение абсолютных уровней каких-либо величин I в (дБ) определяется как P(дБ) = 20lg(I1/I2). Если I1

Читайте также: