Sokan ismerik azt a helyzetet, amikor egy eszköz hangot ad le, de nem teszi azt olyan hangosan, mint szeretnénk. Mit kell tenni? Vásárolhat más hangvisszaadó berendezést, vagy vásárolhat hangfrekvenciás teljesítményerősítőt (a továbbiakban UMZCH). Ráadásul az erősítő kézzel is összeszerelhető.
Ehhez csak alapvető elektronikai ismeretekre van szüksége, mint például az emitter, a bázis és a kollektor megkülönböztetésének képessége bipoláris tranzisztorban, lefolyóban, forrásban, kapuban, valamint egyéb alapvető szempontokra.
A következőkben leírjuk az audio teljesítményerősítők legfontosabb paramétereit, amelyeket javítani kell a nagyobb nyereség elérése érdekében, valamint ezeknek az eszközöknek a legegyszerűbb áramköreit, amelyeket különféle alapvető alkatrészekre szerelnek fel, mint például vákuumcsövek, tranzisztorok, műveleti erősítők és integrált áramkörök.
Ezenkívül a cikk egy jó minőségű UMZCH-sémát is figyelembe vesz. Ez hatással lesz az összetételére, a paraméterekre és a tervezési jellemzőkre. Az UMZCH Sukhov rendszert is figyelembe veszik.
UMZCH paraméterek
Az erősítő legfontosabb paramétereteljesítmény - erősítési tényező. A kimenő jel és a bemeneti jel arányát jelenti, és három különálló paraméterre van osztva:
- Aktuális nyereség. KI=Iout / Iin.
- Feszültségerősítés. KU=Uout / Uin.
- Teljesítménynövelés. KP=Pout / Pin.
UMZCH esetében ésszerűbb a teljesítményerősítést figyelembe venni, mivel ez a paraméter erősítést igényel, bár ostobaság tagadni, hogy a teljesítményérték - mind a bemeneti, mind a kimeneti - az áramerősségtől függ. és feszültségértékek.
Természetesen az erősítőknek más paramétereik is vannak, például az erősített jel torzítási tényezője, de ezek nem annyira fontosak az erősítéshez képest.
Ne felejtse el, hogy nincsenek tökéletes eszközök. Nincs olyan UMZCH, amely hatalmas nyereséggel rendelkezik, és nincs más hátránya. Mindig fel kell áldozni néhány paramétert mások kedvéért.
UMZCH az elektrovákuum eszközökön
Az elektrovákuumos eszközök olyan eszközök, amelyek kialakításukban tartalmaznak egy lombikot, amelyben vagy vákuum vagy egy bizonyos gáz van, valamint legalább két elektródát – egy katódot és egy anódot.
A lombik belsejében három, öt, sőt nyolc további elektróda is elhelyezhető. A két elektródával rendelkező lámpát diódának (nem tévesztendő össze a félvezető diódával), a három elektródával triódának, az öt elektródával pentódának nevezik.
Vákuumcsöves teljesítményerősítőknagyon nagyra értékelik mind a közönséges zenekedvelők, mind a profi zenészek körében, mert a csövek biztosítják a "legtisztább" erősítést.
Ez részben annak tudható be, hogy a katódról befecskendezett elektronok nem ütköznek ellenállásba az anód felé vezető úton, és változatlan állapotban érik el a célt – sem sűrűségükben, sem sebességükben nem modulálódnak.
A csöves erősítők a legdrágábbak a piacon kaphatók közül. Ennek oka az a tény, hogy az elektrovákuum készülékeket a múlt században már nem alkalmazták széles körben, illetve nagy mennyiségben történő gyártásuk veszteségessé vált. Ez egy darabos termék. De az ilyen UMZCH-k határozottan megérik a pénzüket: a népszerű analógokhoz képest, még az integrált áramkörökön is, a különbség egyértelműen hallható. És nem a chips mellett.
Természetesen nem szükséges önállóan összeszerelni a csöves erősítőket, megvásárolhatja őket a szaküzletekben. Az erősítők ára vákuumkészülékeken 50 000 ₽-tól kezdődik. Találhatunk viszonylag olcsó használt opciókat (akár 10 000 Ft-ig is), de előfordulhat, hogy rossz minőségűek. Mennyibe kerülnek a jó csöves erősítők? Már 100 000 ₽. Mennyibe kerülnek a nagyon jó erősítők? Több százezer rubeltől.
Nagyon sok UMZCH áramkör van a lámpákon, ez a rész egy elemi példát vesz figyelembe.
A legegyszerűbb erősítő triódára szerelhető. Az egyciklusú UMZCH áramkörök osztályába tartozik. A triódában a harmadik elektróda egy vezérlőrács, amely szabályozza az anódáramot. Váltakozó feszültség van rá csatlakoztatva, és a forrásjel nagyságának és polaritásának felhasználásávalcsökkentse vagy növelje az anódáramot.
Ha negatív nagy potenciált csatlakoztat a rácshoz, akkor az elektronok megtelepednek rajta, és az áramkörben az áram nulla lesz. Ha pozitív potenciált alkalmazunk a rácsra, akkor a katódtól az anódig terjedő elektronok akadálytalanul áthaladnak.
Az anódáram beállításával megváltoztathatja a trióda működési pontját az áram-feszültség karakterisztikán. Ez lehetővé teszi az elektrovákuum készülék áram- és feszültségerősítésének (végső soron teljesítményének) beállítását.
Egy egyszerű trióda erősítő összeállításához változó áramforrást kell csatlakoztatni a vezérlőhálózathoz, nulla potenciált kell alkalmazni a katódra, pozitív az anódra. Az előtét ellenállása általában az anódhoz van kötve. El kell távolítani a terhelést az előtét és az anód között.
Az erősített jel minőségének javítása érdekében sorosan vagy párhuzamosan (az adott esettől függően) szűrőkondenzátort csatlakoztathat a terhelésre, csatlakoztathat egy kondenzátort és egy, a katóddal párhuzamosan kapcsolt ellenállást, ill. csatlakoztasson egy egyszerű, két ellenállásból álló feszültségosztót a vezérlőhálózathoz.
Elméletileg egy klystronra is fel lehet szerelni egy teljesítményerősítőt a lámpákon lévő UMZCH áramkörök szerint. A klystron egy elektrovákuumos eszköz, amely a diódához hasonló kialakítású, de két további csatlakozóval rendelkezik, amelyek jel be- és kimenetére szolgálnak. Ebben az eszközben az erősítés a katód által a kollektor felé kibocsátott elektronok áramlásának modulációja miatt következik be (az anóddal analóg módon), először a sebességben, majd a sűrűségben.
UMZCH bipoláris tranzisztorokon
Bipoláris tranzisztor – két dióda szintézise. Ez egy p-n-p vagy n-p-n elem a következő összetevőkkel:
- kibocsátó;
- alap;
- gyűjtő.
A tranzisztorok sebessége és megbízhatósága általában magasabb, mint a vákuumkészülékeké. Nem titok, hogy eleinte az elektronikus számítógépek pontosan lámpákon működtek, de amint megjelentek a tranzisztorok, az utóbbiak gyorsan leváltották az özönvíz előtti versenytársaikat, és a mai napig sikeresen használják őket.
Ezután egy n-p-n tranzisztor teljesítményerősítő áramkörben való használatára vonatkozó példát veszünk figyelembe. Fontos megjegyezni, hogy az elektronok (n) valamivel gyorsabbak, mint a lyukak (p), illetve az n-p-n és p-n-p tranzisztorok teljesítménye nem tér el az utóbbi javára.
További fontos árnyalat, hogy a bipoláris tranzisztoroknak több kapcsolóáramkörük van:
- Közös emitter (legnépszerűbb).
- Közös alappal.
- Közös elosztóval.
Minden áramkörnek különböző erősítési paraméterei vannak. A következő UMZCH áramkörnek közös emittercsatlakozása van.
Egy egyszerű, n-p-n tranzisztoron alapuló erősítő összeállításához váltakozó feszültséget kell az alapjához, pozitív potenciált a kollektorhoz és negatív potenciált az emitterhez csatlakoztatni. És az alap elé, a kollektor elé és az emitter elé korlátozó ellenállásokat kell felszerelni. A terhelés megszűnik a kollektor előtét és maga a kollektor között.
Mint az elektrovákuum esetébentrióda erősítő, az erősítés minőségének javítása érdekében ebben az áramkörben a következőket teheti:
- szereljen fel egy feszültségosztót és egy szűrőkondenzátort az alap elé;
- szereljen be egy kondenzátort és ellenállást párhuzamosan az emitterrel;
- kapcsolja terhelésre a szűrőkondenzátort a zaj és az interferencia kiküszöbölése érdekében.
Ha két ilyen erősítő fokozatot sorba kötünk, akkor azok erősítését meg lehet szorozni egymással. Ez természetesen jelentősen megnehezíti az eszköz kialakítását, de nagyobb erősítést tesz lehetővé. Igaz, ezeknek a kaszkádoknak a végtelenségig történő csatlakoztatása nem működik: minél több egyedi erősítő van sorba kötve, annál nagyobb az esélye, hogy telítődni fognak.
Ha a tranzisztor telítettségi üzemmódban működik, akkor nem lehet beszélni semmilyen erősítő tulajdonságról. Ezt az áram-feszültség karakterisztika alapján ellenőrizheti: a tranzisztor működési pontja a vízszintes szakaszban van, ha telítési üzemmódban működik.
UMZCH FET
Ezután az UMZCH áramkör MOS típusú tranzisztorokon (fém-oxid-félvezető - a térhatású tranzisztorok szabványos szerkezete) látható.
A térhatású tranzisztorok szerkezetében kevés a közös a bipoláris tranzisztorokkal. Ráadásul működési elvük semmiben sem hasonlít a bipoláris analógok működési elvéhez.
A térhatású tranzisztorokat elektromos tér vezérli (bipoláris – áramerősség). Nem vesznek fel áramot, és ellenállnak a gamma-sugárzásnak, más névenradioaktív sugárzás. Ez utóbbi tény nem valószínű, hogy valaha is jól jönne azoknak a zenészeknek, akik audio-végerősítőt szeretnének építeni, de az iparban a térhatású tranzisztorok ezt a tulajdonságát nagyra értékelik.
A fő hátrányuk az, hogy nem lépnek jó kölcsönhatásba a statikus elektromossággal. Az ilyen eredetű töltés letilthatja az ilyen típusú tranzisztorokat. Bármilyen gondatlan érintés az elem érintkezőjéhez, károsíthatja a tranzisztort.
Ezeket a jellemzőket figyelembe kell venni, amikor végerősítőket szerel fel ezekre az elektronikus alkatrészekre.
Hogyan szereljünk össze egy UMZCH áramkört egy térhatású tranzisztoron saját kezűleg? Elég követni a további utasításokat.
Egy egyszerű UMZCH áramkör egy térhatású tranzisztoron összeállítható egy n-típusú csatornával rendelkező p-n átmenetes térhatású tranzisztor segítségével. A kialakítás hasonló a bipoláris tranzisztorra erősítő összeszerelésénél leírtakhoz, csak a kapu fogl alta el az alap helyét, a kollektor - a lefolyó, az emitter - a forrás.
UMZCH műveleti erősítőn
A műveleti erősítő (a továbbiakban OU) egy elektronikus alkatrész, amely két bemenettel rendelkezik - invertáló (180 fokkal megváltoztatja a jelet fázisban) és nem invertáló (nem változtatja meg a jel fázisát) -, valamint egy kimenet és egy pár érintkező a tápellátáshoz. Alacsony nulla eltolási feszültséggel és bemeneti árammal rendelkezik. Ennek az egységnek nagyon nagy a nyeresége.
OU két üzemmódban működhet:
- erősítő módban;
- módbangenerátor.
Ahhoz, hogy az op-amp erősítő üzemmódban működjön, negatív visszacsatoló áramkört kell rá csatlakoztatni. Ez egy ellenállás, amelynek egyik kimenete az op-amp kimenetéhez, a másik pedig az invertáló bemenethez csatlakozik.
Ha ugyanazt az áramkört nem invertáló bemenethez csatlakoztatja, pozitív visszacsatolású áramkört kap, és az op-amp jelgenerátorként kezd működni.
Az op-erősítőre többféle erősítő van szerelve:
- Invertálás – felerősíti a jelet és 180 fokkal megváltoztatja a fázisát. Ahhoz, hogy invertáló erősítőt kapjunk egy műveleti erősítőn, földelni kell az op-amp nem invertáló bemenetét, és jelet kell adni az invertálóra, amelyet erősíteni kell. Ebben az esetben nem szabad megfeledkeznünk a negatív visszacsatoló áramkörről.
- Nem invertáló – erősíti a jelet a fázis megváltoztatása nélkül. Nem invertáló erősítő összeállításához egy negatív visszacsatoló áramkört kell csatlakoztatni az op-amp-hoz, földelni kell az invertáló bemenetet, és jelet kell adni az op-amp nem invertáló érintkezőjére.
- Differenciál – felerősíti a differenciális jeleket (azokat a jeleket, amelyek fázisában különböznek, de amplitúdójuk és frekvenciájuk megegyezik). Differenciálerősítő beszerzéséhez korlátozó ellenállásokat kell csatlakoztatnia az op-amp bemeneteihez, ne felejtse el a negatív visszacsatoló áramkört, és két jelet kell alkalmaznia a bemeneti érintkezőkre: pozitív polaritású jelet kell alkalmazni egy nem invertálóra. bemenet, negatív jel egy invertáló jelre.
- Mérés – a differenciálerősítő módosított változata. A műszeres erősítő ugyanazt a funkciót látja el, mint a differenciálerősítő, csakképes az erősítést beállítani egy potenciométer segítségével, amely két műveleti erősítő bemenetét köti össze. Egy ilyen erősítő kialakítása sokkal bonyolultabb, és nem egy, hanem három műveleti erősítőt tartalmaz.
Mennyire nehéz műveleti erősítőkkel dolgozni? A műveleti erősítő áramkörök esetében néha nehéz lehet megfelelő alkatrészeket találni, például ellenállásokat és kondenzátorokat, mivel az elemek gondos egyeztetése nemcsak a névleges értékekben, hanem az anyagokban is szükséges.
UMZCH az integrált áramkörökön
Az integrált áramkörök olyan eszközök, amelyeket kifejezetten egy adott feladat elvégzésére terveztek. Az UMZCH esetében egyetlen kis mikroáramkör helyettesíti a tranzisztorok, műveleti erősítők vagy vákuumeszközök nagy kaszkádját.
Jelenleg nagyon népszerűek a különböző sorozatszámú TDA chipek, például a TDA7057Q vagy a TDA2030. Nagyon sok UMZCH áramkör található a mikroáramkörökön.
Összetételükben nagyszámú ellenállással, kondenzátorral és műveleti erősítővel rendelkeznek, nagyon kis tokban, amelyek mérete nem haladja meg az 1 vagy 2 rubelt.
UMZCH tervezése
A szükséges alkatrészek beszerzése és a vezetők textolit lapra való maratása előtt tisztázni kell az ellenállások és kondenzátorok értékeit, valamint ki kell választani a kívánt tranzisztorok, műveleti erősítők vagy integrált áramkörök típusait.
Ez megtehető számítógépen, dedikált szoftverrel, mint például az NI Multisim. NÁL NÉLEz a program nagy adatbázist gyűjtött össze az elektronikus alkatrészekről. Segítségével bármilyen elektronikus eszköz működését szimulálhatja, még a hibákat is figyelembe véve, ellenőrizheti az áramkörök működőképességét.
Az ilyen szoftverek segítségével különösen kényelmes az erős UMZCH áramkörök tesztelése.
200 W-os tranzisztoros sztereó erősítő áramkör
Az ebben a részben tárgy alt séma sokkal bonyolultabb, mint a fent leírtak. Erősítő tulajdonságai azonban jobbak, mint a bipoláris, térhatású tranzisztorokon, valamint műveleti erősítőkön és integrált áramkörökön alapuló kiviteleké, amelyekről a cikkben már hivatkoztunk.
Ez a termék a következő elemeket tartalmazza:
- Ellenállások.
- Kondenzátorok (poláris és nem poláris egyaránt).
- Diódák.
- Zener dióda.
- biztosítékok.
- N-p-n típusú bipoláris tranzisztorok.
- P-n-p bipoláris tranzisztorok.
- P-csatornás IGFET-ek.
- szigetelt kapu FET n-csatornával.
Ennek a teljesítményerősítőnek a paraméterei:
- Pnévleges kimenet=200 W (csatornánként).
- Ukimeneti fokozat teljesítmény=50 V (kis eltérés megengedett).
- Ikimeneti fokozat nyugalma=200 mA.
- Iegy kimeneti tranzisztor többi része=50 mA.
- Uérzékenység=0,75 V.
Az eszköz összes fő része (transzformátor, rendszerhűtés radiátorok formájában és maga a tábla) duralumínium lemezből készült eloxált alvázon helyezkednek el, amelynek vastagsága 5 mm. A készülék előlapja és a hangerőszabályzó gombok ugyanabból az anyagból készülnek.
Két 35 V-os tekercses transzformátor készen is megvásárolható. Kívánatos toroid alakú magot választani (a teljesítményét ebben az áramkörben ellenőrizték), és a teljesítménynek 300 W-nak kell lennie.
Az áramkör tápegységét is önállóan kell összeszerelni az UMZCH tápáramkör szerint. A megépítéséhez biztosítékra, transzformátorra, diódahídra, valamint négy poláris kondenzátorra lesz szüksége.
Az UMZCH tápegység áramköre ugyanabban a részben található.
Három egyszerű igazság, amelyet meg kell jegyezni bármely elektromos áramkör összeszerelésekor:
- Ügyeljen a polárkondenzátorok polaritására. Ha összekeveri a pluszt és a mínuszt egy kis erősítő áramkörben, akkor semmi szörnyű nem fog történni, az UMZCH áramkör egyszerűen nem fog működni, de pontosan egy ilyen jelentéktelen, első pillantásra hiba miatt estek le a rakéták a felszereléssel és a személyzettel a fedélzeten.
- Ügyeljen a diódák polaritására: a katódot az anóddal szintén tilos felcserélni. Zener dióda esetén ez a szabály is érvényes.
- A lényeg az, hogy csak ott kell forrasztani az alkatrészeket, ahol a diagramon van érintkezési pont. A legtöbb hibás elektromos áramkör pontosan azért nem működik, mert a szerelő nem forrasztotta be az alkatrészeket, vagy oda forrasztotta, ahol nem volt szükség.
Ez a séma benne van az egyik legjobb UMZCH sémában? Talán. Minden attól függa fogyasztó vágyai.
Szuhov rendszere
Ha az előző teljesítményerősítő áramkör önállóan is összeállítható, mert viszonylag kevés elemet tartalmaz, akkor jobb, ha nem manuálisan szereljük össze a Sukhov erősítő áramkört. Miért? Az elemek és kapcsolatok hatalmas száma miatt nagy az esély a hibára, ami miatt minden jelentősebb munkát újra kell végezni.
Valójában helytelen az ebben a részben megadott sémát Szuhov sémájának nevezni. Ez a VVS-2011 modell nagy hűségű UMZCH-ja (az ilyen típusú UMZCH sematikus diagramja ebben a részben található). Összetételében nem tartalmaz térhatású tranzisztorokat, de a következőket tartalmazza:
- Zener-diódák.
- Nemlineáris ellenállások.
- Szokásos ellenállások.
- Poláris és nem poláris kondenzátorok.
- Diódák.
- Bipoláris tranzisztorok mindkét típusból.
- OpAmps.
- Gaj.
A felvétel lehetőségei:
- P=150 W Rterhelésnél=8 ohm.
- Linearitás: 0,0002-0,0003% 20 kHz-en, P=100W és Rterhelés=4 ohm.
- Állandó U=0 V támogatása.
- Elérhető AC vezeték ellenállás kompenzáció.
- Az aktuális védelem jelenléte.
- Az UMZCH áramkör védelmének jelenléte az U-tólexit=konst.
- Lágyindítás elérhetősége.
Ez az áramkör ipari méretekben van összeszerelve, és egy kis táblán elfér. A vezetékek elrendezése és az elemek elhelyezkedése megtalálható az interneten,ahol ezek az anyagok szabadon hozzáférhetők.
A Sukhov sorozat sémái az egyik legjobb UMZCH-sémák.
Eredmény
A hangteljesítmény-erősítő nagyon népszerű eszköz mind a professzionális zenészek, mind a hétköznapi zenerajongók körében. Az UMZCH vákuumeszközök és tranzisztorok, valamint műveleti erősítők, integrált áramkörök alapján történik.
Az ilyen eszközök megvásárolhatók szaküzletekben, vagy elkészíthetők saját maguk is. Árát tekintve a csöves erősítők a legdrágábbak, az integrált áramkörök a legolcsóbbak.
Az UMZCH csöves áramkörök jobb erősítéssel rendelkeznek, mint az integrált vagy tranzisztoros UMZCH áramkörök. Ez az oka annak, hogy az emberek készek ilyen eszközöket vásárolni 50 000 ₽, 100 000 ₽ és 450 000 ₽ért.
Ha saját maga szereli össze az erősítőket, ne feledje a következő szabályokat:
- Szigorúan tilos a diódák, zener-diódák és más anódkatódos eszközök, valamint polárkondenzátorok polaritásának összetévesztése. Ez tele van azzal a ténnyel, hogy az így összeállított UMZCH áramkör nem fog működni.
- Az áramkör összeszerelésekor azokat az alkatrészeket kell forrasztani, ahol a rajzon érintkezési pont található. Nyilvánvaló szabálynak hangzik. Ez igaz, de sok telepítő megfeledkezik róla.
Ha a fent megadott összes ajánlást alkalmazza, saját maga is összeállíthat egy jó hangteljesítmény-erősítőt a tranzisztorokon vagy más elemeken lévő UMZCH áramkör szerint.
