Veel mensen kennen de situatie waarin een apparaat geluid afspeelt, maar het niet zo hard doet als we zouden willen. Wat moeten we doen? U kunt andere apparatuur voor het weergeven van geluid kopen, of u kunt een audiofrequentie-eindversterker (hierna UMZCH genoemd) kopen. Bovendien kan de versterker met de hand worden gemonteerd.
Hiervoor heb je alleen basiskennis van elektronica nodig, zoals het vermogen om onderscheid te maken tussen de emitter, basis en collector in een bipolaire transistor, afvoer, bron, poort in het veld, evenals andere elementaire aspecten.
Het volgende zal de belangrijkste parameters van audio-eindversterkers beschrijven die moeten worden verbeterd om een grotere versterking te bereiken, evenals de eenvoudigste circuits van deze apparaten, geassembleerd op verschillende basiscomponenten zoals vacuümbuizen, transistors, operationele versterkers en geïntegreerde schakelingen.
Bovendien zal het artikel een UMZCH-schema van hoge kwaliteit beschouwen. De samenstelling, parameters en ontwerpkenmerken worden beïnvloed. Het UMZCH Sukhov-schema zal ook worden overwogen.
UMZCH-parameters
De belangrijkste parameter van de versterkervermogen - versterkingsfactor. Het vertegenwoordigt de verhouding van het uitgangssignaal tot het ingangssignaal en is verdeeld in drie afzonderlijke parameters:
- Huidige winst. KI=Iout / Iin.
- Spanningsversterking. KU=Uout / Uin.
- Power gain. KP=Pout / Pin.
In het geval van UMZCH is het redelijker om de vermogenswinst in overweging te nemen, aangezien het deze parameter is die versterking vereist, hoewel het dwaas is om te ontkennen dat de vermogenswaarde - zowel input als output - afhangt van de stroom en spanningswaarden.
Natuurlijk hebben versterkers andere parameters, zoals de vervormingsfactor van het versterkte signaal, maar die zijn niet zo belangrijk in vergelijking met de versterking.
Vergeet niet dat perfecte apparaten niet bestaan. Er is geen UMZCH met een enorme winst, verstoken van andere nadelen. Je moet altijd bepaalde parameters opofferen voor andere.
UMZCH op elektrovacuümapparaten
Elektrovacuümapparaten zijn apparaten die in hun ontwerp een fles bevatten waarin een vacuüm of een bepaald gas aanwezig is, evenals ten minste twee elektroden - een kathode en een anode.
In de kolf kunnen drie, vijf en zelfs acht extra elektroden zijn. Een lamp met twee elektroden wordt een diode genoemd (niet te verwarren met een halfgeleiderdiode), met drie - een triode, met vijf - een pentode.
Vacuümbuis eindversterkerszeer hoog aangeschreven bij zowel gewone muziekliefhebbers als professionele muzikanten, omdat buizen de "schoonste" versterking bieden.
Dit is gedeeltelijk te wijten aan het feit dat elektronen die vanaf de kathode worden geïnjecteerd geen weerstand ondervinden op hun weg naar de anode en het doel bereiken in ongewijzigde staat - ze zijn niet gemoduleerd in dichtheid of snelheid.
Buizenversterkers zijn de duurste van allemaal op de markt. Dit komt door het feit dat elektrovacuümapparaten in de vorige eeuw niet meer op grote schaal werden gebruikt, respectievelijk, hun productie in grote hoeveelheden werd onrendabel. Dit is een stukproduct. Maar zulke UMZCH's zijn hun geld zeker waard: in vergelijking met populaire analogen, zelfs op geïntegreerde schakelingen, is het verschil duidelijk hoorbaar. En geen voorstander van chips.
Het is natuurlijk niet nodig om buizenversterkers zelf in elkaar te zetten, je kunt ze kopen in gespecialiseerde winkels. De kosten van versterkers op vacuümapparaten beginnen vanaf ₽ 50.000. Je kunt relatief goedkope gebruikte opties vinden (zelfs tot ₽ 10.000), maar ze kunnen van slechte kwaliteit zijn. Wat kosten goede buizenversterkers? Vanaf ₽ 100.000. Hoeveel kosten zeer goede versterkers? Van enkele honderdduizenden roebel.
Er zijn veel UMZCH-circuits op lampen, in deze sectie wordt een elementair voorbeeld beschouwd.
De eenvoudigste versterker kan op een triode worden gemonteerd. Het behoort tot de klasse van UMZCH-circuits met één cyclus. In een triode is de derde elektrode een stuurrooster dat de anodestroom regelt. Er is een wisselspanning op aangesloten en met behulp van de grootte en polariteit van het bronsignaal kunt u ofwel:verminder of verhoog de anodestroom.
Als je een negatief hoog potentiaal op het rooster aansluit, zullen de elektronen erop neerslaan en zal de stroom in het circuit nul zijn. Als er een positieve potentiaal op het rooster wordt aangelegd, zullen de elektronen van de kathode naar de anode ongehinderd passeren.
Door de anodestroom aan te passen, kunt u het werkpunt van de triode op de stroom-spanningskarakteristiek wijzigen. Hiermee kunt u de hoeveelheid versterking van stroom en spanning (uiteindelijk vermogen) van dit elektrovacuümapparaat aanpassen.
Om een eenvoudige triode-versterker te assembleren, moet u een variabele stroombron aansluiten op het stuurrooster, nulpotentiaal toepassen op de kathode, positief op de anode. Ballastweerstand is meestal verbonden met de anode. De belasting moet worden verwijderd tussen de ballast en de anode.
Om de kwaliteit van het versterkte signaal te verbeteren, kunt u een filtercondensator in serie of parallel (afhankelijk van het specifieke geval) op de belasting aansluiten, een condensator en een weerstand parallel aansluiten op de kathode, en sluit een eenvoudige spanningsdeler van twee weerstanden aan op het stuurrooster.
Theoretisch kan een eindversterker op een klystron worden gemonteerd volgens UMZCH-circuits op lampen. Een klystron is een elektrovacuümapparaat, qua ontwerp vergelijkbaar met een diode, maar met twee extra aansluitingen die dienen voor het invoeren en uitvoeren van een signaal. Versterking in dit apparaat vindt plaats door de modulatie van de stroom van elektronen die door de kathode naar de collector worden uitgezonden (analoog aan de anode), eerst in snelheid en vervolgens in dichtheid.
UMZCH op bipolaire transistors
Bipolaire transistor - synthese van twee diodes. Het is ofwel een p-n-p of n-p-n element met de volgende componenten:
- zender;
- basis;
- verzamelaar.
De snelheid en betrouwbaarheid van transistors is over het algemeen hoger dan die van vacuümapparaten. Het is geen geheim dat elektronische computers aanvankelijk precies op lampen werkten, maar zodra transistors verschenen, vervingen deze snel hun antediluviaanse concurrenten en worden ze tot op de dag van vandaag met succes gebruikt.
Vervolgens zal een voorbeeld worden beschouwd van het gebruik van een n-p-n-transistor in een vermogensversterkerschakeling. Het is belangrijk op te merken dat elektronen (n) iets sneller zijn dan gaten (p), respectievelijk, de prestaties van n-p-n- en p-n-p-transistors verschillen niet in het voordeel van de laatste.
Een andere belangrijke nuance is dat bipolaire transistors verschillende schakelcircuits hebben:
- Gemeenschappelijke zender (meest populair).
- Met een gemeenschappelijke basis.
- Met een gemeenschappelijk spruitstuk.
Alle circuits hebben verschillende versterkingsparameters. Het volgende UMZCH-circuit heeft een gemeenschappelijke emitteraansluiting.
Om een eenvoudige versterker te assembleren op basis van een n-p-n-transistor, moet je een wisselspanning op de basis aansluiten, een positieve potentiaal op de collector en een negatieve potentiaal op de emitter. En voor de basis en voor de collector en voor de emitter moeten beperkende weerstanden worden geïnstalleerd. De belasting wordt verwijderd tussen de collectorballast en de collector zelf.
Zoals in het geval van het elektrovacuümtriode-versterker, om de kwaliteit van de versterking in dit circuit te verbeteren, kunt u:
- installeer een spanningsdeler en een filtercondensator voor de basis;
- installeer een condensator en weerstand parallel aangesloten op de emitter;
- schakel de filtercondensator in op de belasting om ruis en interferentie te elimineren.
Als twee van dergelijke versterkertrappen in serie zijn geschakeld, kunnen hun versterkingen met elkaar worden vermenigvuldigd. Dit bemoeilijkt natuurlijk het ontwerp van het apparaat aanzienlijk, maar het zal een grotere versterking mogelijk maken. Toegegeven, het zal niet werken om deze cascades voor onbepaalde tijd te verbinden: hoe meer enkele versterkers in serie worden geschakeld, hoe groter de kans dat ze in verzadiging raken.
Als de transistor in verzadigingsmodus werkt, kan er geen sprake zijn van versterkende eigenschappen. U kunt dit controleren door naar de stroom-spanningskarakteristiek te kijken: het werkpunt van de transistor bevindt zich in het horizontale gedeelte als deze in de verzadigingsmodus werkt.
UMZCH FET
Vervolgens wordt het UMZCH-circuit op MOS-transistors (metaaloxide-halfgeleider - de standaardstructuur van een veldeffecttransistor) getoond.
De structuur van veldeffecttransistoren heeft weinig gemeen met bipolaire transistoren. Bovendien lijkt hun werkingsprincipe in niets op het werkingsprincipe van bipolaire analogen.
Veldeffecttransistoren worden bestuurd door een elektrisch veld (bipolair - door stroom). Ze trekken geen stroom en zijn bestand tegen gammastraling, ook welradioactieve straling. Het laatste feit zal waarschijnlijk nooit van pas komen voor muzikanten die een audio-eindversterker willen bouwen, maar in de industrie wordt deze eigenschap van veldeffecttransistors zeer gewaardeerd.
Hun grootste nadeel is dat ze niet goed omgaan met statische elektriciteit. Een lading van deze aard van oorsprong kan transistoren van dit type uitschakelen. Elke onzorgvuldige vingeraanraking op het contact van het element kan de transistor beschadigen.
Met deze kenmerken moet rekening worden gehouden bij het monteren van eindversterkers op deze elektronische componenten.
Hoe monteer je met je eigen handen een UMZCH-circuit op een veldeffecttransistor? Het is voldoende om verdere instructies te volgen.
Een eenvoudig UMZCH-circuit op een veldeffecttransistor kan worden geassembleerd met behulp van een pn-junctieveldeffecttransistor met een n-type kanaal. Het ontwerp is vergelijkbaar met dat beschreven bij het monteren van een versterker op een bipolaire transistor, alleen de poort nam de plaats in van de basis, de collector - de afvoer, de emitter - de bron.
UMZCH op een operationele versterker
Een operationele versterker (hierna OU genoemd) is een elektronische component die twee ingangen heeft - inverterend (verandert het signaal in fase met 180 graden) en niet-inverterend (verandert de fase van het signaal niet) - evenals een uitgang en een paar contacten voor voeding. Het heeft een lage nul-offset spanning en ingangsstromen. Dit apparaat heeft een zeer hoge versterking.
OU kan in twee modi werken:
- in versterkermodus;
- in modusgenerator.
Om de op-amp in de versterkende modus te laten werken, moet er een negatief feedbackcircuit op worden aangesloten. Het is een weerstand, die met de ene uitgang is verbonden met de uitgang van de op-amp, en de andere - met de inverterende ingang.
Als je hetzelfde circuit aansluit op een niet-inverterende ingang, krijg je een positief feedbackcircuit en zal de op-amp gaan werken als een signaalgenerator.
Er zijn verschillende soorten versterkers gemonteerd op de op-amp:
- Inverteren - versterkt het signaal en verandert de fase met 180 graden. Om een inverterende versterker op een op-amp te krijgen, moet u de niet-inverterende ingang van de op-amp aarden en een signaal toepassen op de inverterende die moet worden versterkt. In dit geval mogen we het negatieve feedbackcircuit niet vergeten.
- Niet-inverterend - versterkt het signaal zonder de fase te veranderen. Om een niet-inverterende versterker te assembleren, moet u een negatief feedbackcircuit aansluiten op de op-amp, de inverterende ingang aarden en een signaal toepassen op de niet-inverterende pin van de op-amp.
- Differentieel - versterkt differentiële signalen (signalen die in fase verschillen maar hetzelfde zijn in amplitude en frequentie). Om een differentiële versterker te krijgen, moet u beperkende weerstanden aansluiten op de ingangen van de op-amp, het negatieve feedbackcircuit niet vergeten en twee signalen op de ingangscontacten toepassen: een signaal met positieve polariteit moet worden toegepast op een niet-inverterende ingang, een negatief signaal naar een inverterend signaal.
- Meten - een aangepaste versie van de differentiële versterker. Een instrumentatieversterker vervult dezelfde functie als een differentiële versterker, alleenheeft de mogelijkheid om de versterking aan te passen met behulp van een potentiometer die de ingangen van twee op-amps verbindt. Het ontwerp van zo'n versterker is veel gecompliceerder en omvat niet één, maar drie op-amps.
Hoe moeilijk is het om met operationele versterkers te werken? Voor opamp-circuits kan het soms moeilijk zijn om geschikte componenten te vinden, zoals weerstanden en condensatoren, omdat zorgvuldige afstemming van elementen niet alleen vereist is in nominale waarden, maar ook in materialen.
UMZCH op geïntegreerde schakelingen
Geïntegreerde circuits zijn apparaten die speciaal zijn ontworpen om een bepaalde taak uit te voeren. In het geval van UMZCH vervangt één kleine microschakeling een grote cascade van transistors, operationele versterkers of vacuümapparaten.
Momenteel zijn TDA-chips met verschillende serienummers, zoals TDA7057Q of TDA2030, erg populair. Er zijn een groot aantal UMZCH-circuits op microcircuits.
In hun samenstelling hebben ze een groot aantal weerstanden, condensatoren en operationele versterkers, uitgerust in een zeer kleine behuizing, waarvan de grootte niet groter is dan 1 of 2 roebelmunten.
UMZCH ontwerpen
Alvorens de benodigde onderdelen te kopen en de geleiders op het textolietbord te etsen, is het noodzakelijk om de waarden van weerstanden en condensatoren te verduidelijken, evenals de gewenste modellen van transistors, operationele versterkers of geïntegreerde schakelingen te selecteren.
Dit kan op een computer worden gedaan met speciale software zoals NI Multisim. BIJDit programma heeft een grote database met elektronische componenten verzameld. Met zijn hulp kunt u de werking van alle elektronische apparaten simuleren, zelfs rekening houdend met fouten, circuits controleren op bruikbaarheid.
Met behulp van dergelijke software is het vooral handig om krachtige UMZCH-circuits te testen.
200W transistor stereoversterker circuit
Het schema dat in deze sectie wordt besproken, is veel gecompliceerder dan die hierboven beschreven. Maar de versterkende eigenschappen zijn beter dan die van ontwerpen op basis van bipolaire veldeffecttransistoren, evenals operationele versterkers en geïntegreerde schakelingen, die al in het artikel zijn genoemd.
Dit product bevat de volgende items:
- Weerstanden.
- Condensatoren (zowel polair als niet-polair).
- Diodes.
- Zenerdiode.
- Zekeringen.
- N-p-n-type bipolaire transistors.
- P-n-p bipolaire transistors.
- P-kanaal IGFET's.
- Geïsoleerde poort FET met n-kanaal.
Parameters van deze eindversterker:
- Pnominaal vermogen=200W (per kanaal).
- Uvermogen uitgangstrap=50V (kleine variatie toegestaan).
- Iuitgangstrap rest=200 mA.
- Irest van één uitgangstransistor=50 mA.
- Ugevoeligheid=0,75 V.
Alle hoofdonderdelen van dit apparaat (transformator, systeemkoeling in de vorm van radiatoren en het bord zelf) bevinden zich op een geanodiseerd chassis van duraluminiumplaat met een dikte van 5 mm. Het voorpaneel van het apparaat en de volumeknoppen zijn van hetzelfde materiaal gemaakt.
Een transformator met twee wikkelingen van 35 V kan kant-en-klaar worden gekocht. Het is wenselijk om een kern met een ringvormige vorm te kiezen (de prestaties zijn in dit circuit geverifieerd) en het vermogen moet 300 W zijn.
De voeding voor het circuit zal ook onafhankelijk moeten worden gemonteerd volgens het UMZCH-stroomcircuit. Om het te bouwen, heb je een zekering, een transformator, een diodebrug en vier polaire condensatoren nodig.
Het UMZCH-voedingscircuit wordt in dezelfde sectie gegeven.
Drie simpele waarheden om te onthouden bij het monteren van een elektrisch circuit:
- Let op de polariteit van polaire condensatoren. Als je plus en min in een klein versterkercircuit door elkaar ha alt, gebeurt er niets ergs, het UMZCH-circuit zal gewoon niet werken, maar het was precies vanwege zo'n onbeduidende, op het eerste gezicht, fout dat raketten met apparatuur en bemanning aan boord vielen
- Let op de polariteit van de diodes: de kathode met de anode mag ook niet worden verwisseld. Voor een zenerdiode is deze regel ook relevant.
- Het belangrijkste is dat u alleen onderdelen hoeft te solderen waar er een contactpunt op het diagram is. De meeste defecte elektrische circuits werken niet juist omdat de installateur de onderdelen niet heeft gesoldeerd of gesoldeerd waar ze niet nodig waren.
Is deze regeling opgenomen in een van de beste UMZCH regelingen? Kan zijn. Het hangt allemaal af vanwensen van de consument.
Het plan van Sukhov
Als het vorige vermogensversterkercircuit onafhankelijk kan worden geassembleerd, omdat het relatief weinig elementen bevat, is het beter om het Sukhov-versterkercircuit niet handmatig te monteren. Waarom? Vanwege het enorme aantal elementen en verbindingen is er een grote kans op het maken van een fout, waardoor al het aanzienlijke werk opnieuw moet worden gedaan.
In feite is het onjuist om het schema dat in deze sectie wordt gegeven het schema van Sukhov te noemen. Dit is een high-fidelity UMZCH van het VVS-2011-model (een schematisch diagram van de UMZCH van dit type wordt in deze sectie gegeven). In zijn samenstelling bevat het geen veldeffecttransistors, maar het bevat:
- Zenerdiodes.
- Niet-lineaire weerstanden.
- Reguliere weerstanden.
- Polaire en niet-polaire condensatoren.
- Diodes.
- Bipolaire transistors van beide typen.
- OpAmps.
- Throttle.
Mogelijkheden van deze opname:
- P=150W bij Rload=8 ohm.
- Lineariteit: 0,0002 tot 0,0003% bij 20kHz, P=100W en Rload=4 ohm.
- Ondersteuning voor constante U=0 V.
- Beschikbare AC-draadweerstandscompensatie.
- Aanwezigheid van huidige bescherming.
- Aanwezigheid van bescherming van het UMZCH-circuit van Uexit=const.
- Beschikbaarheid van zachte start.
Dit circuit is op industriële schaal geassembleerd en past op een klein bord. De lay-out van de geleiders en de locatie van de elementen zijn te vinden op internet,waar deze materialen vrij verkrijgbaar zijn.
Schema's van de Sukhov-serie zijn een van de beste UMZCH-schema's.
Resultaat
Een geluidsversterker is een zeer populair apparaat onder zowel professionele muzikanten als gewone muziekliefhebbers. UMZCH worden uitgevoerd zowel op basis van vacuümapparaten en transistors, als op basis van operationele versterkers, geïntegreerde schakelingen.
Dergelijke apparaten kunnen worden gekocht in gespecialiseerde winkels of u kunt ze zelf maken. Qua prijs zijn buizenversterkers het duurst en geïntegreerde schakelingen het goedkoopst.
UMZCH-buizencircuits hebben een hogere versterkingskwaliteit dan geïntegreerde of transistor UMZCH-circuits. Het is om deze reden dat mensen bereid zijn dergelijke apparaten te kopen voor ₽50.000, en voor ₽100.000 en voor ₽450.000.
Onthoud de volgende regels wanneer u zelf versterkers in elkaar zet:
- Het is ten strengste verboden om de polariteiten van diodes, zenerdiodes en andere anode-kathode-apparaten, evenals polaire condensatoren, te verwarren. Dit is beladen met het feit dat het UMZCH-circuit dat als resultaat is samengesteld, niet zal werken.
- Bij het monteren van het circuit, moet je de onderdelen solderen waar er een contactpunt op de tekening is. Klinkt als de voor de hand liggende regel. Dit is waar, maar veel installateurs vergeten het.
Als je alle bovenstaande aanbevelingen toepast, kun je zelf een goede geluidsversterker samenstellen volgens het UMZCH-circuit op transistors of andere elementen.
