Daugelis žmonių yra susipažinę su situacija, kai įrenginys leidžia garsą, bet nedaro to taip garsiai, kaip norėtume. Ką daryti? Galite įsigyti kitą garso atkūrimo įrangą arba įsigyti garso dažnio galios stiprintuvą (toliau UMZCH). Be to, stiprintuvą galima surinkti rankomis.
Norėdami tai padaryti, jums reikia tik elementarių elektronikos žinių, pavyzdžiui, gebėjimo atskirti emiterį, bazę ir kolektorių dvipoliame tranzistoryje, kanalizaciją, š altinį, vartus lauke, taip pat kitų elementarių aspektų..
Toliau bus aprašyti svarbiausi garso galios stiprintuvų parametrai, kuriuos reikėtų tobulinti siekiant didesnio stiprinimo, taip pat paprasčiausios šių įrenginių grandinės, sumontuotos ant įvairių pagrindinių komponentų, tokių kaip vakuuminiai vamzdžiai, tranzistoriai, operaciniai stiprintuvai ir integriniai grandynai.
Be to, straipsnyje bus svarstoma aukštos kokybės UMZCH schema. Turės įtakos jo sudėtis, parametrai ir dizaino ypatybės. Taip pat bus svarstoma UMZCH Sukhov schema.
UMZCH parametrai
Svarbiausias stiprintuvo parametrasgalia – stiprinimo koeficientas. Jis parodo išėjimo signalo ir įvesties signalo santykį ir yra padalintas į tris atskirus parametrus:
- Dabartinis padidėjimas. KI=I / Iin.
- Įtampos padidėjimas. KU=Uout / Uin.
- Galios padidėjimas. KP=Pout / Pin.
UMZCH atveju tikslingiau atsižvelgti į galios padidėjimą, nes būtent šį parametrą reikia stiprinti, nors būtų kvaila neigti, kad galios vertė – tiek įvesties, tiek išvesties – priklauso nuo srovės. ir įtampos vertės.
Žinoma, stiprintuvai turi kitus parametrus, pvz., sustiprinto signalo iškraipymo koeficientą, tačiau jie nėra tokie svarbūs, palyginti su stiprinimo koeficientu.
Nepamirškite, kad tobulų įrenginių nėra. Nėra UMZCH, turinčio didžiulį pelną, neturintį kitų trūkumų. Jūs visada turite paaukoti kai kuriuos parametrus dėl kitų.
UMZCH elektrovakuuminiuose įrenginiuose
Elektrovakuuminiai įtaisai – tai įtaisai, kurių konstrukcija turi kolbą, kurioje yra vakuumas arba tam tikros dujos, taip pat bent du elektrodai – katodas ir anodas.
Kolboje gali būti trys, penki ir net aštuoni papildomi elektrodai. Lempa su dviem elektrodais vadinama diodu (nepainioti su puslaidininkiniu diodu), su trimis - triodu, su penkiais - pentodu.
Vakuuminiai vamzdiniai galios stiprintuvailabai vertinamas tiek tarp paprastų melomanų, tiek tarp profesionalių muzikantų, nes lempos suteikia „švariausią“stiprinimą.
Tai iš dalies yra dėl to, kad elektronai, įšvirkšti iš katodo, nepatiria jokio pasipriešinimo eidami link anodo ir pasiekia tikslą nepakitusios būsenos – jie nėra moduliuojami nei tankiu, nei greičiu.
Vamzdžių stiprintuvai yra brangiausi iš visų rinkoje esančių. Taip yra dėl to, kad elektrovakuuminiai įrenginiai praėjusį šimtmetį nebebuvo plačiai naudojami, atitinkamai jų gamyba dideliais kiekiais tapo nuostolinga. Tai gabalinis produktas. Tačiau tokie UMZCH tikrai verti savo pinigų: lyginant su populiariais analogais, net ir integriniuose grandynuose skirtumas yra aiškiai girdimas. Ir ne traškučių naudai.
Žinoma, nebūtina patiems rinkti vamzdinių stiprintuvų, juos galite įsigyti specializuotose parduotuvėse. Vakuuminių įrenginių stiprintuvų kaina prasideda nuo ₽50 000. Galima rasti palyginti pigių naudotų variantų (net iki 10 000 ₽), tačiau jie gali būti prastos kokybės. Kiek kainuoja geri vamzdiniai stiprintuvai? Nuo ₽100 000. Kiek kainuoja labai geri stiprintuvai? Nuo kelių šimtų tūkstančių rublių.
Lempose yra daug UMZCH grandinių, šiame skyriuje bus aptartas elementarus pavyzdys.
Paprasčiausią stiprintuvą galima surinkti ant triodo. Jis priklauso vieno ciklo UMZCH grandinių klasei. Triode trečiasis elektrodas yra valdymo tinklelis, reguliuojantis anodo srovę. Prie jo prijungta kintamoji įtampa, o naudojant š altinio signalo dydį ir poliškumą, galitesumažinti arba padidinti anodo srovę.
Jei prie tinklo prijungsite neigiamą didelį potencialą, elektronai nusės ant jo ir srovė grandinėje bus lygi nuliui. Jei tinkleliui taikomas teigiamas potencialas, elektronai nuo katodo iki anodo pereis netrukdomi.
Reguliuodami anodo srovę galite pakeisti triodo veikimo tašką pagal srovės įtampos charakteristiką. Tai leidžia reguliuoti šio elektrovakuuminio įrenginio srovės ir įtampos (galų gale – galios) stiprinimo lygį.
Norėdami surinkti paprastą triodinį stiprintuvą, prie valdymo tinklo turite prijungti kintamą maitinimo š altinį, katodui pritaikyti nulinį potencialą, anodo - teigiamą. Balasto varža paprastai yra prijungta prie anodo. Tarp balasto ir anodo reikia pašalinti apkrovą.
Siekdami pagerinti sustiprinto signalo kokybę, galite nuosekliai arba lygiagrečiai (priklausomai nuo konkretaus atvejo) prijungti prie apkrovos filtro kondensatorių, prijungti kondensatorių ir rezistorių, prijungtą lygiagrečiai su katodu, ir prie valdymo tinklo prijunkite paprastą dviejų rezistorių įtampos daliklį.
Teoriškai galios stiprintuvą galima surinkti ant klistrono pagal lempų UMZCH grandines. Klystron yra elektrovakuuminis įtaisas, panašus į diodą, tačiau turintis du papildomus gnybtus, skirtus signalui įvesti ir išvesti. Stiprinimas šiame įrenginyje atsiranda dėl elektronų srauto, kurį katodas skleidžia link kolektoriaus (analogiškai anodui), moduliacijos, pirmiausia greičio, o paskui tankio.
UMZCH ant dvipolių tranzistorių
Dvipolis tranzistorius – dviejų diodų sintezė. Tai yra p-n-p arba n-p-n elementas su šiais komponentais:
- emitter;
- bazė;
- kolekcionierius.
Tranzistorių greitis ir patikimumas paprastai yra didesnis nei vakuuminių įrenginių. Ne paslaptis, kad iš pradžių elektroniniai kompiuteriai veikė būtent ant lempų, tačiau vos tik atsirado tranzistoriai, pastarieji greitai pakeitė priešpilnius konkurentus ir sėkmingai naudojami iki šiol.
Toliau bus apsvarstytas n-p-n tranzistoriaus panaudojimo galios stiprintuvo grandinėje pavyzdys. Svarbu pažymėti, kad elektronai (n) yra šiek tiek greitesni už skyles (p), atitinkamai n-p-n ir p-n-p tranzistorių veikimas skiriasi ne pastarųjų naudai.
Kitas svarbus niuansas yra tai, kad dvipoliai tranzistoriai turi kelias perjungimo grandines:
- Bendras skleidėjas (populiariausias).
- Su bendra baze.
- Su bendru kolektoriumi.
Visos grandinės turi skirtingus stiprinimo parametrus. Ši UMZCH grandinė turi bendrą emiterio jungtį.
Norėdami surinkti paprastą stiprintuvą, pagrįstą n-p-n tranzistorius, turite prijungti kintamąją įtampą prie jo pagrindo, teigiamą potencialą prie kolektoriaus ir neigiamą potencialą prie emiterio. Ir prieš pagrindą, ir prieš kolektorių, ir prieš emiterį turėtų būti įrengtos ribojančios varžos. Apkrova pašalinama tarp kolektoriaus balasto ir paties kolektoriaus.
Kaip ir elektrovakuumo atvejutriodų stiprintuvą, norėdami pagerinti šios grandinės stiprinimo kokybę, galite:
- įdiekite įtampos daliklį ir filtro kondensatorių prieš pagrindą;
- įdiekite kondensatorių ir rezistorių, sujungtus lygiagrečiai su emitteriu;
- įjunkite filtro kondensatorių iki apkrovos, kad pašalintumėte triukšmą ir trukdžius.
Jei dvi tokios stiprinimo pakopos yra sujungtos nuosekliai, tada jų stiprinimas gali būti padaugintas vienas iš kito. Tai, žinoma, gerokai apsunkina įrenginio dizainą, tačiau leis pasiekti didesnį sustiprinimą. Tiesa, šių kaskadų jungti neribotą laiką nepavyks: kuo daugiau pavienių stiprintuvų jungiama nuosekliai, tuo didesnė tikimybė, kad jie persisotins.
Jei tranzistorius veikia prisotinimo režimu, tai apie jokias stiprinimo savybes negali būti nė kalbos. Tai galite patikrinti pažvelgę į srovės įtampos charakteristiką: tranzistoriaus veikimo taškas yra horizontalioje dalyje, jei jis veikia soties režimu.
UMZCH FET
Toliau bus parodyta MOS tipo tranzistorių UMZCH grandinė (metalo oksido puslaidininkis – standartinė lauko tranzistoriaus struktūra).
Lauko tranzistorių struktūra turi mažai ką bendro su dvipoliais tranzistoriais. Be to, jų veikimo principas niekuo nepanašus į bipolinių analogų veikimo principą.
Lauko tranzistoriai valdomi elektriniu lauku (dvipoliu – srove). Jie nenaudoja srovės ir yra atsparūs gama spinduliuotei, dar vadinamiradioaktyvioji spinduliuotė. Pastarasis faktas vargu ar kada nors pravers muzikantams, norintiems sukurti garso galios stiprintuvą, tačiau pramonėje ši lauko tranzistorių savybė yra labai vertinama.
Pagrindinis jų trūkumas yra tai, kad jie blogai sąveikauja su statine elektra. Tokios kilmės įkrovimas gali išjungti tokio tipo tranzistorius. Bet koks neatsargus piršto prisilietimas prie elemento kontakto gali sugadinti tranzistorių.
Į šias savybes reikia atsižvelgti renkant galios stiprintuvus ant šių elektroninių komponentų.
Kaip savo rankomis surinkti UMZCH grandinę ant lauko tranzistoriaus? Pakanka vadovautis tolesniais nurodymais.
Paprastą lauko tranzistoriaus UMZCH grandinę galima surinkti naudojant p-n sandūros lauko tranzistorių su n tipo kanalu. Konstrukcija panaši į aprašytą montuojant stiprintuvą ant bipolinio tranzistoriaus, tik užtvarai užėmė pagrindo vietą, kolektorius - kanalizaciją, emiteris - š altinį.
UMZCH operaciniame stiprintuve
Operacinis stiprintuvas (toliau OU) yra elektroninis komponentas, turintis du įėjimus – invertuojamąjį (signalo fazę pakeičia 180 laipsnių) ir neinvertuojamąjį (nekeičia signalo fazės) ir vienas išėjimas ir pora kontaktų maitinimui. Jis turi žemą nulio poslinkio įtampą ir įvesties sroves. Šis įrenginys turi labai didelį padidėjimą.
OU gali veikti dviem režimais:
- stiprintuvo režimu;
- įjungtas režimasgeneratorius.
Kad operatyvinis stiprintuvas veiktų stiprinimo režimu, prie jo būtina prijungti neigiamo grįžtamojo ryšio grandinę. Tai rezistorius, kuris su vienu išėjimu jungiamas prie operatyvinio stiprintuvo išėjimo, o su kitu – su invertuojančiu įėjimu.
Jei tą pačią grandinę prijungsite prie neinvertuojančios įvesties, gausite teigiamą grįžtamojo ryšio grandinę ir operacinės stiprintuvas pradės veikti kaip signalo generatorius.
Yra kelių tipų stiprintuvai, sumontuoti ant operatyvinio stiprintuvo:
- Invertavimas – sustiprina signalą ir pakeičia jo fazę 180 laipsnių. Norėdami gauti operatyvinio stiprintuvo invertuojantį stiprintuvą, turite įžeminti neinvertuojančią operacinės stiprintuvo įvestį ir nukreipti signalą į invertuojančiąją, kurią reikia sustiprinti. Šiuo atveju neturime pamiršti apie neigiamo grįžtamojo ryšio grandinę.
- Neinvertuojantis – sustiprina signalą nekeičiant jo fazės. Norėdami surinkti neinvertuojantį stiprintuvą, turite prijungti neigiamo grįžtamojo ryšio grandinę prie operatyvinio stiprintuvo, įžeminti invertuojamąjį įvestį ir perduoti signalą į neinvertuojamą operatyvinio stiprintuvo kaištį.
- Diferencinis – sustiprina diferencialinius signalus (signalus, kurių fazė skiriasi, bet yra vienoda amplitude ir dažniu). Norėdami gauti diferencialinį stiprintuvą, prie operatyvinio stiprintuvo įėjimų turite prijungti ribojančius rezistorius, nepamirškite apie neigiamą grįžtamojo ryšio grandinę ir įvesties kontaktams pritaikykite du signalus: teigiamo poliškumo signalas turi būti taikomas neinvertuojančiam. įvestis, neigiamas signalas į invertuojamąjį.
- Matavimas – modifikuota diferencialinio stiprintuvo versija. Instrumentų stiprintuvas atlieka tą pačią funkciją kaip ir diferencialinis stiprintuvas, tikturi galimybę reguliuoti stiprinimą naudojant potenciometrą, jungiantį dviejų operatyvinių stiprintuvų įvestis. Tokio stiprintuvo konstrukcija yra daug sudėtingesnė ir apima ne vieną, o tris operatyvinius stiprintuvus.
Kaip sunku dirbti su operaciniais stiprintuvais? Operatyvinio stiprintuvo grandinėms kartais gali būti sunku rasti tinkamus komponentus, tokius kaip rezistoriai ir kondensatoriai, nes reikia kruopščiai suderinti elementus ne tik vardines vertes, bet ir medžiagas.
UMZCH ant integrinių grandynų
Integrinės grandinės yra įrenginiai, specialiai sukurti tam tikrai užduočiai atlikti. UMZCH atveju viena maža mikroschema pakeičia didelę tranzistorių, operacinių stiprintuvų ar vakuuminių įrenginių kaskadą.
Šiuo metu TDA lustai su skirtingais serijos numeriais, pvz., TDA7057Q arba TDA2030, yra labai populiarūs. Mikroschemose yra daug UMZCH grandinių.
Juose yra daug rezistorių, kondensatorių ir operacinių stiprintuvų, sumontuotų labai mažame korpuse, kurio dydis neviršija 1 ar 2 rublių monetų.
UMZCH projektavimas
Prieš perkant reikalingas detales ir ėsdinant laidus ant tekstolito plokštės, būtina išsiaiškinti rezistorių ir kondensatorių reikšmes, taip pat pasirinkti norimus tranzistorių, operacinių stiprintuvų ar integrinių grandynų modelius.
Tai galima padaryti kompiuteriu naudojant tam skirtą programinę įrangą, pvz., NI Multisim. ATŠi programa surinko didelę elektroninių komponentų duomenų bazę. Su jo pagalba galite imituoti bet kokių elektroninių prietaisų veikimą, net atsižvelgdami į klaidas, patikrinti grandinių veikimą.
Tokios programinės įrangos pagalba ypač patogu išbandyti galingas UMZCH grandines.
200 W tranzistoriaus stereo stiprintuvo grandinė
Šiame skyriuje nagrinėjama schema yra daug sudėtingesnė nei aprašyta aukščiau. Tačiau jo stiprinimo savybės yra geresnės nei projektų, pagrįstų dvipoliais lauko efekto tranzistoriais, taip pat operaciniais stiprintuvais ir integriniais grandynais, kurie jau buvo paminėti straipsnyje.
Šį gaminį sudaro šie elementai:
- Rezistoriai.
- Kondensatoriai (tiek poliniai, tiek nepoliniai).
- Diodai.
- Zener diodas.
- Saugikliai.
- N-p-n tipo bipoliniai tranzistoriai.
- P-n-p dvipoliai tranzistoriai.
- P kanalo IGFET.
- Izoliuoti vartai FET su n kanalu.
Šio galios stiprintuvo parametrai:
- Pvardinė galia=200 W (kanalui).
- Uišėjimo pakopos galia=50 V (leidžiamas nedidelis pokytis).
- Iišvesties pakopos poilsis=200 mA.
- Ivieno išvesties tranzistoriaus likutis=50 mA.
- Ujautrumas=0,75 V.
Visos pagrindinės šio įrenginio dalys (transformatorius, sistemaaušinimas radiatorių pavidalu ir pati plokštė) yra ant anoduoto važiuoklės, pagamintos iš lakštinio duraliuminio, kurio storis yra 5 mm. Priekinis įrenginio skydelis ir garsumo valdymo rankenėlės yra pagaminti iš tos pačios medžiagos.
Transformatorių su dviem 35 V apvijomis galima įsigyti jau paruoštą. Pageidautina pasirinkti toroidinės formos šerdį (jos veikimas patikrintas šioje grandinėje), o galia turi būti 300 W.
Grandinės maitinimo š altinis taip pat turės būti sumontuotas atskirai pagal UMZCH maitinimo grandinę. Norėdami jį sukurti, jums reikės saugiklio, transformatoriaus, diodo tiltelio ir keturių polinių kondensatorių.
UMZCH maitinimo grandinė pateikta tame pačiame skyriuje.
Trys paprastos tiesos, kurias reikia atsiminti surenkant bet kokią elektros grandinę:
- Būtinai atkreipkite dėmesį į polinių kondensatorių poliškumą. Jei supainiosite pliusą ir minusą mažoje stiprintuvo grandinėje, nieko baisaus nenutiks, UMZCH grandinė tiesiog neveiks, tačiau būtent dėl tokios nereikšmingos iš pirmo žvilgsnio klaidos nukrito raketos su įranga ir įgula.
- Būtinai atkreipkite dėmesį į diodų poliškumą: katodą su anodu taip pat draudžiama keisti. „Zener“diodui ši taisyklė taip pat galioja.
- Svarbiausia, kad detales reikia lituoti tik ten, kur diagramoje yra kontaktinis taškas. Dauguma sugedusių elektros grandinių neveikia būtent dėl to, kad montuotojas dalių nesulitavo arba prilitavo ten, kur jų nereikia.
Ar ši schema įtraukta į vieną geriausių UMZCH schemų? Gal būt. Viskas priklauso nuovartotojo norai.
Sukovo schema
Jei ankstesnę galios stiprintuvo grandinę galima surinkti atskirai, nes joje yra palyginti nedaug elementų, tuomet Sukhov stiprintuvo grandinės rankiniu būdu geriau nerinkti. Kodėl? Dėl daugybės elementų ir jungčių yra didelė tikimybė padaryti klaidą, dėl kurios teks iš naujo atlikti visą reikšmingą darbų kiekį.
Tiesą sakant, neteisinga šiame skyriuje pateiktą schemą vadinti Suchovo schema. Tai didelio tikslumo VVS-2011 modelio UMZCH (šio tipo UMZCH schema pateikta šiame skyriuje). Jo sudėtyje nėra lauko tranzistorių, bet yra:
- Zener diodai.
- Netiesiniai rezistoriai.
- Įprasti rezistoriai.
- Poliariniai ir nepoliniai kondensatoriai.
- Diodai.
- Abiejų tipų dvipoliai tranzistoriai.
- OpAmps.
- Doselis.
Šio įtraukimo galimybės:
- P=150 W esant Rapkrovai=8 omų.
- Tiesiškumas: nuo 0,0002 iki 0,0003 % esant 20 kHz, P=100 W ir Rload=4 omų.
- Palaikymas pastoviai U=0 V.
- Galimas kintamosios srovės laido varžos kompensavimas.
- Esama apsauga.
- Yra UMZCH grandinės apsauga nuo Uišėjimo=const.
- Galimas švelnus paleidimas.
Ši grandinė surenkama pramoniniu mastu ir telpa ant nedidelės plokštės. Laidininkų išdėstymą ir elementų vietą galima rasti internete,kur šios medžiagos yra laisvai prieinamos.
Sukhov serijos schemos yra vienos geriausių UMZCH schemų.
Rezultatas
Garso galios stiprintuvas yra labai populiarus prietaisas tiek tarp profesionalių muzikantų, tiek tarp paprastų melomanų. UMZCH atliekami tiek vakuuminių įrenginių ir tranzistorių pagrindu, tiek operacinių stiprintuvų, integrinių grandynų pagrindu.
Tokių įrenginių galite įsigyti specializuotose parduotuvėse arba galite pasigaminti patys. Kalbant apie kainą, vamzdiniai stiprintuvai yra patys brangiausi, o integriniai grandynai – pigiausi.
UMZCH vamzdžių grandinės turi didesnę stiprinimo kokybę nei integruotos arba tranzistorinės UMZCH grandinės. Būtent dėl šios priežasties žmonės yra pasirengę pirkti tokius įrenginius už 50 000 ₽, 100 000 ₽ ir 450 000 ₽.
Surinkdami stiprintuvus patys, atsiminkite šias taisykles:
- Griežtai draudžiama supainioti diodų, zenerio diodų ir kitų anodinių katodinių įrenginių, taip pat polinių kondensatorių poliškumą. Taip yra dėl to, kad dėl to surinkta UMZCH grandinė neveiks.
- Surinkdami grandinę, turite sulituoti dalis, kuriose brėžinyje yra sąlyčio taškas. Skamba kaip akivaizdi taisyklė. Tai tiesa, tačiau daugelis montuotojų apie tai pamiršta.
Jei naudositės visomis aukščiau pateiktomis rekomendacijomis, galite patys surinkti gerą garso galios stiprintuvą pagal UMZCH grandinę ant tranzistorių ar kitų elementų.
