Көптеген адамдар құрылғы дыбысты ойнататын, бірақ оны біз қалағандай қатты шығармайтын жағдайды жақсы біледі. Не істеу? Сіз басқа дыбыс шығаратын жабдықты сатып ала аласыз немесе дыбыс жиілігін күшейткішті (бұдан әрі - UMZCH) сатып ала аласыз. Сонымен қатар, күшейткішті қолмен жинауға болады.
Ол үшін сізге электроника туралы негізгі білім қажет, мысалы, биполярлық транзистордағы эмитентті, базаны және коллекторды, дренажды, көзді, даладағы қақпаны, сондай-ақ басқа қарапайым аспектілерді ажырата білу..
Төменде жоғарырақ табысқа жету үшін жақсарту қажет аудио қуат күшейткіштерінің ең маңызды параметрлері, сондай-ақ вакуумдық түтіктер, транзисторлар, операциялық күшейткіштер және интегралдық схемалар.
Сонымен қатар, мақалада жоғары сапалы UMZCH схемасы қарастырылады. Оның құрамы, параметрлері, сондай-ақ дизайн ерекшеліктері әсер етеді. UMZCH Сухов схемасы да қарастырылады.
UMZCH параметрлері
Күшейткіштің ең маңызды параметріқуат – күшейту коэффициенті. Ол шығыс сигналының кіріс сигналына қатынасын білдіреді және үш бөлек параметрге бөлінеді:
- Ағымдағы пайда. KI=Iout / Iin.
- Кернеу күшейту. KU=Uшығады / Uin.
- Қуатты арттыру. KP=Pout / Pin.
UMZCH жағдайында қуаттың өсуін ескеру орындырақ, өйткені дәл осы параметр күшейтуді қажет етеді, дегенмен қуат мәні - кіріс және шығыс - токқа байланысты екенін жоққа шығару ақымақтық. және кернеу мәндері.
Әрине, күшейткіштердің күшейтілген сигналдың бұрмалану коэффициенті сияқты басқа параметрлері бар, бірақ олар күшейтумен салыстырғанда соншалықты маңызды емес.
Мінсіз құрылғылар жоқ екенін ұмытпаңыз. Басқа кемшіліктері жоқ үлкен табысы бар UMZCH жоқ. Басқалар үшін әрқашан кейбір параметрлерді құрбан ету керек.
Электровакуумдық құрылғылардағы UMZCH
Электровакуумдық құрылғылар – конструкциясында вакуум немесе белгілі бір газ бар колбаны, сондай-ақ кемінде екі электродты - катод пен анодты қамтитын құрылғылар.
Колбаның ішінде үш, бес, тіпті сегіз қосымша электродтар болуы мүмкін. Екі электроды бар шам диод (жартылай өткізгіш диодпен шатастырмау керек), үшеуі - триод, бесеуі - пентод деп аталады.
Вакуумдық түтік қуат күшейткіштеріҚарапайым музыка әуесқойлары мен кәсіби музыканттар арасында өте жоғары бағаланады, өйткені түтіктер "ең таза" күшейтуді қамтамасыз етеді.
Бұл ішінара катодтан айдалған электрондардың анодқа барар жолда ешқандай қарсылыққа тап болмайтындығына және нысанаға өзгермеген күйде жетуіне байланысты - олар тығыздықта да, жылдамдықта да модуляцияланбайды.
Түтік күшейткіштері нарықтағылардың ішіндегі ең қымбаты. Бұл өткен ғасырда электровакуумдық құрылғылардың кеңінен пайдаланылмауына байланысты, сәйкесінше оларды көп мөлшерде өндіру тиімсіз болды. Бұл бөлшек өнім. Бірақ мұндай UMZCH-тер сөзсіз олардың ақшасына тұрарлық: танымал аналогтармен салыстырғанда, тіпті интегралды схемаларда да, айырмашылық анық естіледі. Және чипсы емес.
Әрине, түтік күшейткіштерін өз бетінше жинау қажет емес, оларды мамандандырылған дүкендерден сатып алуға болады. Вакуумдық құрылғылардағы күшейткіштердің құны ₽50 000-нан басталады. Салыстырмалы түрде арзан пайдаланылған опцияларды (тіпті ₽10 000-ға дейін) таба аласыз, бірақ олар сапасыз болуы мүмкін. Жақсы түтік күшейткіштері қанша тұрады? ₽100 000. Өте жақсы күшейткіштер қанша тұрады? Бірнеше жүз мың рубльден бастап.
Шамдарда UMZCH тізбектері көп, бұл бөлімде қарапайым мысал қарастырылады.
Ең қарапайым күшейткішті триодқа жинауға болады. Ол бір циклді UMZCH тізбектерінің класына жатады. Триодта үшінші электрод анодтық токты реттейтін басқару торы болып табылады. Оған айнымалы кернеу қосылған және бастапқы сигналдың шамасы мен полярлығын пайдалана отырып, сізанодтық токты азайту немесе арттыру.
Егер сіз торға теріс жоғары потенциалды қоссаңыз, онда электрондар оған орналасады және тізбектегі ток нөлге тең болады. Егер торға оң потенциал берілсе, онда катодтан анодқа электрондар кедергісіз өтеді.
Анодтық токты реттеу арқылы триодтың жұмыс нүктесін ток кернеуінің сипаттамасы бойынша өзгертуге болады. Бұл осы электровакуумдық құрылғының тогы мен кернеуінің (соңында - қуаты) күшейту мөлшерін реттеуге мүмкіндік береді.
Қарапайым триодты күшейткішті құрастыру үшін айнымалы қуат көзін басқару желісіне қосу керек, катодқа нөлдік потенциал, анодқа оң мән беру керек. Балластың кедергісі әдетте анодқа қосылады. Жүктеме балласт пен анод арасында алынуы керек.
Күшейтілген сигналдың сапасын жақсарту үшін сүзгі конденсаторын жүктемеге тізбектей немесе параллель (арнайы жағдайға байланысты) қосуға, конденсаторды және катодқа параллель жалғанған резисторды қосуға және басқару торына екі резистордан тұратын қарапайым кернеу бөлгішті қосыңыз.
Теориялық тұрғыдан қуат күшейткішті шамдардағы UMZCH схемалары бойынша клистронға жинауға болады. Клистрон - дизайны бойынша диодқа ұқсас электровакуумдық құрылғы, бірақ сигналды енгізу және шығару үшін қызмет ететін екі қосымша терминалы бар. Бұл құрылғыдағы күшейту катодтың коллекторға қарай шығаратын электрондар ағынының модуляциясына байланысты (анодқа ұқсас), алдымен жылдамдығы, содан кейін тығыздығы бойынша болады.
Биполярлы транзисторлардағы UMZCH
Биполярлы транзистор – екі диодтың синтезі. Бұл келесі құрамдастары бар p-n-p немесе n-p-n элементі:
- эмиттер;
- негізгі;
- коллектор.
Транзисторлардың жылдамдығы мен сенімділігі әдетте вакуумдық құрылғыларға қарағанда жоғары. Жасыратыны жоқ, алғашында электронды компьютерлер шамдарда дәл жұмыс істеді, бірақ транзисторлар пайда бола салысымен, соңғылары өздерінің антидилювиялық бәсекелестерін тез ауыстырды және бүгінгі күнге дейін сәтті қолданылуда.
Кейіннен қуат күшейткіш тізбегінде n-p-n транзисторын пайдалану мысалы қарастырылады. Электрондар (n) саңылаулардан (p) сәл жылдамырақ екенін ескеру маңызды, сәйкесінше n-p-n және p-n-p транзисторларының өнімділігі соңғысының пайдасына емес.
Тағы бір маңызды нюанс – биполярлы транзисторлардың бірнеше коммутациялық тізбектері бар:
- Жалпы эмитент (ең танымал).
- Ортақ негізмен.
- Жалпы алуан түрлі.
Барлық тізбектерде әртүрлі күшейту параметрлері бар. Келесі UMZCH тізбегінде ортақ эмитент қосылымы бар.
n-p-n транзисторы негізіндегі қарапайым күшейткішті құрастыру үшін оның негізіне айнымалы кернеуді, коллекторға оң потенциалды және эмитентке теріс потенциалды қосу керек. Ал базаның алдында және коллектордың алдында және эмитенттің алдында шектеуші кедергілер орнатылуы керек. Жүктеме коллектор балласты мен коллектордың өзі арасында алынады.
Электровакуум жағдайындағыдайтриодты күшейткіш, осы тізбектегі күшейту сапасын жақсарту үшін мына әрекеттерді орындай аласыз:
- негіздің алдына кернеу бөлгішті және сүзгі конденсаторын орнатыңыз;
- эмиттерге параллель қосылған конденсатор мен резисторды орнатыңыз;
- шу мен кедергіні жою үшін сүзгі конденсаторын жүктемеге қосыңыз.
Егер осындай екі күшейту сатысы тізбектей қосылса, онда олардың күшейтулерін бір-біріне көбейтуге болады. Бұл, әрине, құрылғының дизайнын айтарлықтай қиындатады, бірақ ол үлкен күшейтуге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Рас, бұл каскадтарды шексіз қосу жұмыс істемейді: жалғыз күшейткіштер тізбектей жалғанған сайын, олардың қанығу мүмкіндігі соғұрлым жоғары болады.
Егер транзистор қанықтыру режимінде жұмыс істесе, онда ешқандай күшейтетін қасиеттер туралы сөз болуы мүмкін емес. Мұны ток кернеуінің сипаттамасына қарап тексеруге болады: транзистордың жұмыс нүктесі қанықтыру режимінде жұмыс істейтін болса, көлденең бөлікте болады.
UMZCH FET
Содан кейін MOS типті транзисторлардағы UMZCH сұлбасы (металл-оксид-жартылай өткізгіш - өрістік транзистордың стандартты құрылымы) көрсетіледі.
Өрістік транзисторлардың құрылымының биполярлы транзисторлармен ортақтығы шамалы. Оның үстіне олардың жұмыс істеу принципі биполярлы аналогтардың жұмыс істеу принципіне ұқсамайды.
Өрістік транзисторлар электр өрісімен (биполярлық - токпен) басқарылады. Олар ток тартпайды және гамма-сәулеленуге төзімдірадиоактивті сәулелену. Соңғы факт аудио қуат күшейткішін жасағысы келетін музыканттар үшін пайдалы болуы екіталай, бірақ салада өрістік транзисторлардың бұл мүмкіндігі жоғары бағаланады.
Олардың негізгі кемшілігі - статикалық электрмен жақсы әрекеттеспейтіндігі. Шығу сипатының заряды осы типтегі транзисторларды өшіруі мүмкін. Элементтің контактісіне кез келген абайсыз саусақ тию транзисторды зақымдауы мүмкін.
Бұл мүмкіндіктерді осы электрондық құрамдас бөліктерге қуат күшейткіштерін құрастыру кезінде ескеру қажет.
UMZCH тізбегін далалық транзисторға өз қолыңызбен қалай жинауға болады? Қосымша нұсқауларды орындау жеткілікті.
Өрісті транзистордағы қарапайым UMZCH тізбегін n-типті арнасы бар p-n-өткізу өрістік транзисторды пайдаланып жинауға болады. Дизайн биполярлы транзисторға күшейткішті құрастыру кезінде сипатталғанға ұқсас, тек қана қақпа базаның орнын, коллектор - дренаж, эмитент - көз алды.
UMZCH операциялық күшейткіште
Операциялық күшейткіш (бұдан әрі – OU) екі кірісі бар – инвертивті (сигналдың фаза бойынша 180 градусқа өзгеретін) және инвертсіз (сигналдың фазасын өзгертпейді) – электрондық құрамдас бөлігі болып табылады. бір шығыс және қуат көзіне арналған жұп контактілер. Оның төмен нөлдік ауытқу кернеуі және кіріс токтары бар. Бұл құрылғының пайдасы өте жоғары.
OU екі режимде жұмыс істей алады:
- күшейткіш режимінде;
- режиміндегенератор.
Оп-ампер күшейту режимінде жұмыс істеуі үшін оған теріс кері байланыс тізбегін қосу қажет. Бұл резистор, ол бір шығыспен оп-ампердің шығысына, ал екіншісі - инвертивті кіріске қосылады.
Бір тізбекті инвертирленбейтін кіріске қоссаңыз, оң кері байланыс тізбегі аласыз және op-amp сигнал генераторы ретінде жұмыс істей бастайды.
Оп-күшейткіште жиналған күшейткіштердің бірнеше түрі бар:
- Төңкеру - сигналды күшейтеді және оның фазасын 180 градусқа өзгертеді. Оп-амперде инвертивті күшейткішті алу үшін оп-ампаның инвертивті емес кірісін жерге қосу керек және күшейту қажет инвертивті күшейткішке сигнал беру керек. Бұл жағдайда біз теріс кері байланыс тізбегі туралы ұмытпауымыз керек.
- Төңкерілмейтін - фазасын өзгертпей сигналды күшейтеді. Инвертирленбейтін күшейткішті жинау үшін оп-амперге теріс кері байланыс тізбегін жалғап, инвертивті кірісті жерге қосу және оп-ампердің инвертирленбейтін істікшесіне сигнал беру керек.
- Дифференциалды - дифференциалды сигналдарды күшейтеді (фазасы бойынша ерекшеленетін, бірақ амплитудасы мен жиілігі бойынша бірдей сигналдар). Дифференциалды күшейткішті алу үшін шектеуші резисторларды op-amp кірістеріне қосу керек, теріс кері байланыс тізбегі туралы ұмытпаңыз және кіріс контактілеріне екі сигналды қолданыңыз: оң полярлық сигналы инвертивті емес сигналға қолданылуы керек. кіріс, инвертивтіге теріс сигнал.
- Өлшеу - дифференциалды күшейткіштің өзгертілген нұсқасы. Аспаптық күшейткіш дифференциалды күшейткіш сияқты функцияны ғана орындайдыекі оп-ампердің кірістерін қосатын потенциометр көмегімен күшейтуді реттеу мүмкіндігі бар. Мұндай күшейткіштің дизайны әлдеқайда күрделі және оған бір емес, үш оп-ампер кіреді.
Операциялық күшейткіштермен жұмыс істеу қаншалықты қиын? Оп-амп тізбектері үшін кейде резисторлар мен конденсаторлар сияқты қолайлы құрамдастарды табу қиын болуы мүмкін, өйткені элементтерді мұқият сәйкестендіру тек номиналды мәндерде ғана емес, сонымен қатар материалдарда да қажет.
Интегралдық схемалардағы UMZCH
Интегралды схемалар – белгілі бір тапсырманы орындау үшін арнайы жасалған құрылғылар. UMZCH жағдайында бір шағын микросұлба транзисторлардың, операциялық күшейткіштердің немесе вакуумдық құрылғылардың үлкен каскадын ауыстырады.
Қазіргі уақытта TDA7057Q немесе TDA2030 сияқты әртүрлі сериялық нөмірлері бар TDA чиптері өте танымал. Микросұлбаларда UMZCH схемаларының көп саны бар.
Олардың құрамында резисторлардың, конденсаторлардың және операциялық күшейткіштердің үлкен саны бар, олар өте кішкентай корпуста жабдықталған, олардың мөлшері 1 немесе 2 рубль тиынынан аспайды.
UMZCH құрастыру
Қажетті бөлшектерді сатып алу және текстолит тақтасында өткізгіштерді оюдан бұрын резисторлар мен конденсаторлардың мәндерін нақтылау керек, сонымен қатар транзисторлардың, операциялық күшейткіштердің немесе интегралды схемалардың қажетті үлгілерін таңдау керек..
Мұны NI Multisim сияқты арнайы бағдарламалық құралды пайдаланып компьютерде жасауға болады. ATБұл бағдарлама электрондық компоненттердің үлкен деректер базасын жинады. Оның көмегімен сіз кез келген электрондық құрылғылардың жұмысын имитациялай аласыз, тіпті қателерді ескеріп, схемаларды жұмысқа қабілеттілігін тексере аласыз.
Осындай бағдарламалық құралдың көмегімен қуатты UMZCH схемаларын сынау әсіресе ыңғайлы.
200Вт транзисторлы стерео күшейткіш тізбегі
Бұл бөлімде қарастырылған схема жоғарыда сипатталғандардан әлдеқайда күрделі. Бірақ оның күшейту қасиеттері мақалада келтірілген биполярлы, өрістік транзисторларға, сондай-ақ операциялық күшейткіштерге және интегралды схемаларға негізделген конструкциялардан жақсырақ.
Бұл өнімде келесі элементтер бар:
- Резисторлар.
- Конденсаторлар (полярлы және полярлы емес).
- Диодтар.
- Зерлі диод.
- Сақтандырғыштар.
- N-p-n-типті биполярлы транзисторлар.
- P-n-p биполярлы транзисторлар.
- P-арна IGFETs.
- n-арнасы бар оқшауланған FET қақпасы.
Осы қуат күшейткішінің параметрлері:
- P номиналды шығыс=200 Вт (әр арнаға).
- Uшығыс кезеңінің қуаты=50В (аздап ауытқуға рұқсат етіледі).
- Iшығыс кезеңінің демалысы=200 мА.
- Iбір шығыс транзисторының қалған бөлігі=50 мА.
- Uсезімталдық=0,75 В.
Осы құрылғының барлық негізгі бөліктері (трансформатор, жүйерадиаторлар түріндегі салқындату және борттың өзі) қалыңдығы 5 мм болатын дюралюминий қаңылтырынан жасалған анодталған шассиде орналасқан. Құрылғының алдыңғы панелі мен дыбыс деңгейін басқару тұтқалары бір материалдан жасалған.
Екі орамасы 35 В болатын трансформаторды дайын түрде сатып алуға болады. Тороидты пішінді ядроны таңдаған жөн (оның өнімділігі осы схемада тексерілген) және қуат 300 Вт болуы керек.
Тізбектің қуат көзін де UMZCH қуат тізбегіне сәйкес дербес жинау керек. Оны құрастыру үшін сақтандырғыш, трансформатор, диодтық көпір, сондай-ақ төрт полярлық конденсатор қажет.
UMZCH қуат беру тізбегі сол бөлімде берілген.
Кез келген электр тізбегін құрастыру кезінде есте сақтау керек үш қарапайым шындық:
- Полярлы конденсаторлардың полярлығын қадағалаңыз. Егер сіз кішкене күшейткіш тізбегінде плюс пен минусты шатастырсаңыз, онда қорқынышты ештеңе болмайды, UMZCH тізбегі жұмыс істемейді, бірақ дәл осындай елеусіз қателіктен, бір қарағанда, борттағы жабдықтар мен экипажы бар зымырандар құлады.
- Диодтардың полярлығын қадағалаңыз: анодпен катодты ауыстыруға да тыйым салынады. Стабилитрон үшін бұл ереже де қатысты.
- Ең бастысы, бөлшектерді диаграммада түйісу нүктесі бар жерде ғана дәнекерлеу керек. Көптеген ақаулы электр тізбектері дәл жұмыс істемейді, себебі орнатушы бөлшектерді дәнекерлемеген немесе қажет емес жерде дәнекерлеген.
Бұл схема ең жақсы UMZCH схемаларының біріне қосылған ба? Мүмкін. Мұның бәрі байланыстытұтынушының қалауы.
Сухов схемасы
Егер алдыңғы қуат күшейткіш тізбегі өз бетінше жиналуы мүмкін болса, өйткені ол салыстырмалы түрде аз элементтерді қамтиды, онда Сухов күшейткіш тізбегін қолмен жинамаған дұрыс. Неліктен? Элементтер мен қосылымдардың үлкен санына байланысты қателік жасау мүмкіндігі жоғары, осыған байланысты барлық маңызды жұмыс көлемін қайта жасауға тура келеді.
Негізі осы бөлімде берілген схеманы Сухов схемасы деп атау дұрыс емес. Бұл VVS-2011 моделінің жоғары дәлдігі бар UMZCH (осы түрдегі UMZCH схемалық диаграммасы осы бөлімде келтірілген). Оның құрамында өрістік транзисторлар жоқ, бірақ мыналарды қамтиды:
- Зерлі диодтар.
- Сызықты емес резисторлар.
- Тұрақты резисторлар.
- Полярлы және полярсыз конденсаторлар.
- Диодтар.
- Екі түрдегі биполярлы транзисторлар.
- OpAmps.
- Дроссель.
Бұл қосудың мүмкіндіктері:
- P=150 Вт Rжүктемеде=8 Ом.
- Сызықтық: 20кГц жиілікте 0,0002 - 0,0003%, P=100W және Rжүктеме=4 Ом.
- Тұрақты U=0 В қолдауы.
- Айнымалы ток сымының кедергісі өтемі бар.
- Ағымдағы қорғаныстың болуы.
- UMZCH тізбегінің Uexit-дан қорғанысының болуы=const.
- Жұмсақ іске қосу мүмкіндігі.
Бұл схема өнеркәсіптік масштабта жиналған және шағын тақтаға сәйкес келеді. Өткізгіштердің орналасуын және элементтердің орналасуын Интернеттен табуға болады,бұл материалдар тегін қолжетімді жерде.
Сухов сериясының схемалары - UMZCH ең жақсы схемаларының бірі.
Нәтиже
Дыбыс қуатын күшейткіш – кәсіби музыканттар мен қарапайым музыка әуесқойлары арасында өте танымал құрылғы. UMZCH вакуумдық құрылғылар мен транзисторлар негізінде де, операциялық күшейткіштер, интегралдық схемалар негізінде де орындалады.
Мұндай құрылғыларды мамандандырылған дүкендерден сатып алуға болады немесе өзіңіз жасай аласыз. Бағасы бойынша түтік күшейткіштері ең қымбат, ал интегралды схемалар ең арзан.
UMZCH түтік тізбектері интегралды немесе транзисторлы UMZCH схемаларына қарағанда күшейту сапасы жоғары. Дәл осы себепті адамдар мұндай құрылғыларды ₽50 000, ₽ 100 000 және ₽450 000 бағасына сатып алуға дайын.
Күшейткіштерді өзіңіз жинаған кезде келесі ережелерді есте сақтаңыз:
- Диодтардың, стабилдік диодтардың және басқа да анодты-катодты құрылғылардың, сондай-ақ полярлық конденсаторлардың полярлығын шатастыруға қатаң тыйым салынады. Бұл нәтижесінде жиналған UMZCH схемасы жұмыс істемейтініне байланысты.
- Тізбекті құрастыру кезінде сызбада жанасу нүктесі бар бөлшектерді дәнекерлеу керек. Айқын ереже сияқты. Бұл дұрыс, бірақ көптеген орнатушылар бұл туралы ұмытып кетеді.
Егер сіз жоғарыда келтірілген барлық ұсыныстарды қолдансаңыз, транзисторлардағы немесе басқа элементтердегі UMZCH тізбегіне сәйкес жақсы дыбыс қуатын күшейткішті өзіңіз жинай аласыз.
