Molte persone hanno familiarità con la situazione in cui un dispositivo riproduce il suono, ma non lo fa a volume così alto come vorremmo. Cosa fare? È possibile acquistare altre apparecchiature per la riproduzione del suono, oppure è possibile acquistare un amplificatore di potenza ad audiofrequenza (di seguito UMZCH). Inoltre, l'amplificatore può essere assemblato a mano.
Per fare ciò, è necessaria solo una conoscenza di base dell'elettronica, come la capacità di distinguere tra emettitore, base e collettore in un transistor bipolare, drain, source, gate sul campo, oltre ad altri aspetti elementari.
Di seguito verranno descritti i parametri più importanti degli amplificatori di potenza audio che dovrebbero essere migliorati per ottenere un guadagno maggiore, nonché i circuiti più semplici di questi dispositivi, assemblati su vari componenti di base come valvole a vuoto, transistor, amplificatori operazionali e circuiti integrati.
Inoltre, l'articolo prenderà in considerazione uno schema UMZCH di alta qualità. La sua composizione, i parametri e le caratteristiche del design ne risentiranno. Verrà preso in considerazione anche lo schema UMZCH Sukhov.
Parametri UMZCH
Il parametro più importante dell'amplificatorepotenza - fattore di amplificazione. Rappresenta il rapporto tra il segnale in uscita e il segnale in ingresso ed è suddiviso in tre parametri separati:
- Guadagno di corrente. KI=Iout / Iin.
- Guadagno di tensione. KU=Uout / Uin.
- Guadagno di potenza. KP=Pout / Pin.
Nel caso di UMZCH, è più ragionevole considerare il guadagno di potenza, poiché è questo parametro che richiede l'amplificazione, anche se è sciocco negare che il valore della potenza - sia in ingresso che in uscita - dipenda dalla corrente e valori di tensione.
Ovviamente, gli amplificatori hanno altri parametri come il fattore di distorsione del segnale amplificato, ma non sono così importanti rispetto al guadagno.
Non dimenticare che non esistono dispositivi perfetti. Non esiste UMZCH con un enorme guadagno, privo di altri svantaggi. Devi sempre sacrificare alcuni parametri per il bene degli altri.
UMZCH su dispositivi elettrovuoto
I dispositivi per elettrovuoto sono dispositivi che contengono nel loro design un pallone in cui è presente il vuoto o un determinato gas, nonché almeno due elettrodi: un catodo e un anodo.
All'interno del pallone possono esserci tre, cinque e persino otto elettrodi aggiuntivi. Una lampada con due elettrodi è chiamata diodo (da non confondere con un diodo a semiconduttore), con tre - un triodo, con cinque - un pentodo.
Amplificatori di potenza a valvolemolto apprezzato sia dai normali amanti della musica che dai musicisti professionisti, perché le valvole forniscono l'amplificazione più "pulita".
Ciò è in parte dovuto al fatto che gli elettroni iniettati dal catodo non incontrano resistenza nel loro percorso verso l'anodo e raggiungono il bersaglio in uno stato invariato - non sono modulati né in densità né in velocità.
Gli amplificatori a valvole sono i più costosi di tutti quelli sul mercato. Ciò è dovuto al fatto che i dispositivi elettrovuoto non erano più ampiamente utilizzati nel secolo scorso, rispettivamente, la loro produzione in grandi quantità è diventata non redditizia. Questo è un prodotto a pezzo. Ma tali UMZCH valgono sicuramente i loro soldi: rispetto agli analoghi popolari, anche sui circuiti integrati, la differenza è chiaramente udibile. E non a favore delle patatine.
Certo, non è necessario assemblare amplificatori a valvole da soli, puoi acquistarli in negozi specializzati. Il costo degli amplificatori su dispositivi a vuoto parte da ₽ 50.000. Puoi trovare opzioni usate relativamente economiche (anche fino a ₽ 10.000), ma potrebbero essere di scarsa qualità. Quanto costano i buoni amplificatori a valvole? Da ₽ 100.000 Quanto costano gli amplificatori molto buoni? Da diverse centinaia di migliaia di rubli.
Ci sono molti circuiti UMZCH sulle lampade, questa sezione considererà un esempio elementare.
L'amplificatore più semplice può essere assemblato su un triodo. Appartiene alla classe dei circuiti UMZCH a ciclo singolo. In un triodo, il terzo elettrodo è una griglia di controllo che regola la corrente anodica. Ad esso è collegata una tensione alternata e, utilizzando l'ampiezza e la polarità del segnale sorgente, è possibileridurre o aumentare la corrente anodica.
Se colleghi un alto potenziale negativo alla griglia, gli elettroni si stabiliranno su di essa e la corrente nel circuito sarà zero. Se viene applicato un potenziale positivo alla griglia, gli elettroni dal catodo all'anodo passeranno senza ostacoli.
Regolando la corrente anodica, è possibile modificare il punto di funzionamento del triodo sulla caratteristica corrente-tensione. Ciò consente di regolare la quantità di amplificazione di corrente e tensione (alla fine - potenza) di questo dispositivo elettrovuoto.
Per assemblare un semplice amplificatore a triodo, è necessario collegare una fonte di alimentazione variabile alla griglia di controllo, applicare un potenziale zero al catodo, positivo all'anodo. La resistenza del ballast è solitamente collegata all'anodo. Il carico deve essere rimosso tra il ballast e l'anodo.
Per migliorare la qualità del segnale amplificato, puoi collegare un condensatore di filtro in serie o in parallelo (a seconda del caso specifico) al carico, collegare un condensatore e un resistore collegati in parallelo al catodo, e collegare un semplice partitore di tensione di due resistori alla griglia di controllo.
Teoricamente, un amplificatore di potenza può essere assemblato su un klystron secondo i circuiti UMZCH sulle lampade. Un klystron è un dispositivo elettrovuoto, simile nel design a un diodo, ma dotato di due terminali aggiuntivi che servono per inviare e inviare un segnale. L'amplificazione in questo dispositivo avviene per la modulazione del flusso di elettroni emessi dal catodo verso il collettore (analogo all'anodo), prima in velocità e poi in densità.
UMZCH su transistor bipolari
Transistor bipolare - sintesi di due diodi. Può essere un elemento p-n-p o n-p-n con i seguenti componenti:
- emettitore;
- base;
- collezionista.
La velocità e l'affidabilità dei transistor sono generalmente superiori a quelle dei dispositivi a vuoto. Non è un segreto che all'inizio i computer elettronici funzionassero proprio con le lampade, ma non appena sono comparsi i transistor, questi ultimi hanno rapidamente sostituito i loro concorrenti antidiluviani e sono utilizzati con successo fino ad oggi.
Successivamente, verrà preso in considerazione un esempio di utilizzo di un transistor n-p-n in un circuito di amplificatori di potenza. È importante notare che gli elettroni (n) sono leggermente più veloci delle lacune (p), rispettivamente, le prestazioni dei transistor n-p-n e p-n-p differiscono non a favore di quest'ultimo.
Un' altra importante sfumatura è che i transistor bipolari hanno diversi circuiti di commutazione:
- Emettitore comune (il più popolare).
- Con una base comune.
- Con un collettore comune.
Tutti i circuiti hanno parametri di guadagno diversi. Il seguente circuito UMZCH ha una connessione emettitore comune.
Per assemblare un semplice amplificatore basato su un transistor n-p-n, è necessario collegare una tensione alternata alla sua base, un potenziale positivo al collettore e un potenziale negativo all'emettitore. E davanti alla base, e davanti al collettore e davanti all'emettitore, dovrebbero essere installate resistenze limitanti. Il carico viene rimosso tra la zavorra del collettore e il collettore stesso.
Come nel caso dell'elettrovuotoamplificatore a triodo, per migliorare la qualità dell'amplificazione in questo circuito, puoi:
- installa un divisore di tensione e un condensatore di filtro davanti alla base;
- installare un condensatore e un resistore collegati in parallelo all'emettitore;
- Accendi il condensatore del filtro sul carico per eliminare il rumore e le interferenze.
Se due di questi stadi di amplificazione sono collegati in serie, i loro guadagni possono essere moltiplicati l'uno per l' altro. Questo, ovviamente, complica notevolmente il design del dispositivo, ma consentirà di ottenere una maggiore amplificazione. È vero, non funzionerà collegare queste cascate all'infinito: più amplificatori singoli sono collegati in serie, maggiore è la possibilità che vadano in saturazione.
Se il transistor funziona in modalità saturazione, non si può parlare di proprietà di amplificazione. Puoi verificarlo osservando la caratteristica corrente-tensione: il punto di funzionamento del transistor è nella sezione orizzontale se funziona in modalità di saturazione.
UMZCH FET
Successivamente, verrà mostrato il circuito UMZCH su transistor di tipo MOS (semiconduttore a ossido di metallo - la struttura standard di un transistor ad effetto di campo).
La struttura dei transistor ad effetto di campo ha poco in comune con i transistor bipolari. Inoltre, il loro principio di funzionamento non ha nulla a che fare con il principio di funzionamento degli analoghi bipolari.
I transistor ad effetto di campo sono controllati da un campo elettrico (bipolare - da corrente). Non assorbono corrente e sono resistenti alle radiazioni gamma, dette ancheradiazioni radioattive. È improbabile che quest'ultimo fatto sia utile per i musicisti che vogliono costruire un amplificatore di potenza audio, ma nel settore questa caratteristica dei transistor ad effetto di campo è molto apprezzata.
Il loro principale svantaggio è che non interagiscono bene con l'elettricità statica. Una carica di questa natura di origine può disabilitare i transistor di questo tipo. Qualsiasi tocco incurante del dito sul contatto dell'elemento può danneggiare il transistor.
Queste caratteristiche dovrebbero essere prese in considerazione quando si assemblano amplificatori di potenza su questi componenti elettronici.
Come assemblare un circuito UMZCH su un transistor ad effetto di campo con le tue mani? Basta seguire ulteriori istruzioni.
Un semplice circuito UMZCH su un transistor ad effetto di campo può essere assemblato utilizzando un transistor ad effetto di campo a giunzione p-n con un canale di tipo n. Il design è simile a quello descritto quando si assembla un amplificatore su un transistor bipolare, solo il gate ha preso il posto della base, il collettore - lo scarico, l'emettitore - la sorgente.
UMZCH su un amplificatore operazionale
Un amplificatore operazionale (di seguito OU) è un componente elettronico che ha due ingressi - invertente (cambia il segnale in fase di 180 gradi) e non invertente (non cambia la fase del segnale) - oltre a un'uscita e una coppia di contatti per l'alimentazione. Ha una bassa tensione di zero offset e correnti di ingresso. Questa unità ha un guadagno molto alto.
OU può operare in due modalità:
- in modalità amplificatore;
- in modalitàgeneratore.
Affinché l'amplificatore operazionale funzioni in modalità di amplificazione, è necessario collegare ad esso un circuito di feedback negativo. È un resistore, che è collegato con un'uscita all'uscita dell'amplificatore operazionale e l' altra all'ingresso invertente.
Se colleghi lo stesso circuito a un ingresso non invertente, otterrai un circuito di feedback positivo e l'amplificatore operazionale inizierà a funzionare come generatore di segnale.
Ci sono diversi tipi di amplificatori assemblati sull'amplificatore operazionale:
- Inverting - amplifica il segnale e ne cambia la fase di 180 gradi. Per ottenere un amplificatore invertente su un amplificatore operazionale, è necessario collegare a terra l'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale e applicare un segnale a quello invertente che deve essere amplificato. In questo caso, non dobbiamo dimenticare il circuito di feedback negativo.
- Non invertente - amplifica il segnale senza cambiarne la fase. Per assemblare un amplificatore non invertente, è necessario collegare un circuito di feedback negativo all'amplificatore operazionale, mettere a terra l'ingresso invertente e applicare un segnale al pin non invertente dell'amplificatore operazionale.
- Differenziale - amplifica i segnali differenziali (segnali che differiscono per fase ma sono gli stessi per ampiezza e frequenza). Per ottenere un amplificatore differenziale, è necessario collegare resistori di limitazione agli ingressi dell'amplificatore operazionale, non dimenticare il circuito di feedback negativo e applicare due segnali ai contatti di ingresso: un segnale di polarità positiva deve essere applicato a un non invertente ingresso, da un segnale negativo a uno invertente.
- Measuring - una versione modificata dell'amplificatore differenziale. Un amplificatore per strumentazione svolge solo la stessa funzione di un amplificatore differenzialeha la capacità di regolare il guadagno utilizzando un potenziometro che collega gli ingressi di due amplificatori operazionali. Il design di un tale amplificatore è molto più complicato e include non uno, ma tre amplificatori operazionali.
Quanto è difficile lavorare con amplificatori operazionali? Per i circuiti dell'amplificatore operazionale, a volte può essere difficile trovare componenti adatti come resistori e condensatori, perché è richiesta un'attenta corrispondenza degli elementi non solo nei valori nominali, ma anche nei materiali.
UMZCH sui circuiti integrati
I circuiti integrati sono dispositivi appositamente progettati per eseguire un compito particolare. Nel caso di UMZCH, un piccolo microcircuito sostituisce una grande cascata di transistor, amplificatori operazionali o dispositivi a vuoto.
Attualmente, i chip TDA con diversi numeri di serie, come TDA7057Q o TDA2030, sono molto popolari. Esiste un numero enorme di circuiti UMZCH sui microcircuiti.
Nella loro composizione, hanno un gran numero di resistori, condensatori e amplificatori operazionali, equipaggiati in una custodia molto piccola, la cui dimensione non supera le monete da 1 o 2 rubli.
Progettazione di UMZCH
Prima di acquistare le parti necessarie e di incidere i conduttori sulla scheda textolite, è necessario chiarire i valori di resistori e condensatori, nonché selezionare i modelli desiderati di transistor, amplificatori operazionali o circuiti integrati.
Questo può essere fatto su un computer utilizzando un software dedicato come NI Multisim. AQuesto programma ha raccolto un ampio database di componenti elettronici. Con il suo aiuto, puoi simulare il funzionamento di qualsiasi dispositivo elettronico, anche tenendo conto degli errori, controllare l'operatività dei circuiti.
Con l'aiuto di tale software, è particolarmente conveniente testare potenti circuiti UMZCH.
Circuito amplificatore stereo a transistor da 200 W
Lo schema considerato in questa sezione è molto più complicato di quelli descritti sopra. Ma le sue proprietà di amplificazione sono migliori di quelle dei progetti basati su transistor bipolari ad effetto di campo, nonché su amplificatori operazionali e circuiti integrati, che sono già stati citati nell'articolo.
Questo prodotto include i seguenti articoli:
- Resistori.
- Condensatori (sia polari che non polari).
- Diodi.
- Diodo Zener.
- Fusibili.
- Transistor bipolari di tipo N-p-n.
- Transistor bipolari P-n-p.
- IGFET a canale P.
- Cancello FET isolato con canale n.
Parametri di questo amplificatore di potenza:
- Puscita nominale=200 W (per canale).
- Upotenza stadio di uscita=50V (leggera variazione consentita).
- Istadio di uscita a riposo=200 mA.
- Iresto di un transistor di uscita=50 mA.
- Usensibilità=0,75 V.
Tutte le parti principali di questo dispositivo (trasformatore, sistemaraffreddamento sotto forma di radiatori e la scheda stessa) si trovano su un telaio anodizzato in lamiera di duralluminio, il cui spessore è di 5 mm. Il pannello frontale del dispositivo e le manopole di controllo del volume sono dello stesso materiale.
È possibile acquistare un trasformatore con due avvolgimenti da 35 V già pronto. È auspicabile scegliere un nucleo di forma toroidale (le sue prestazioni sono state verificate in questo circuito) e la potenza dovrebbe essere di 300 W.
Anche l'alimentatore per il circuito dovrà essere assemblato in modo indipendente secondo il circuito di alimentazione UMZCH. Per costruirlo, avrai bisogno di un fusibile, un trasformatore, un ponte a diodi e quattro condensatori polari.
Il circuito di alimentazione UMZCH è riportato nella stessa sezione.
Tre semplici verità da ricordare quando si assembla un circuito elettrico:
- Assicurati di osservare la polarità dei condensatori polari. Se confondi più e meno in un piccolo circuito dell'amplificatore, non accadrà nulla di terribile, il circuito UMZCH semplicemente non funzionerà, ma è stato proprio a causa di un errore così insignificante, a prima vista, che sono caduti i razzi con l'equipaggiamento e l'equipaggio a bordo
- Rispettare la polarità dei diodi: è vietato scambiare anche il catodo con l'anodo. Per un diodo zener, anche questa regola è rilevante.
- La cosa principale è che devi saldare le parti solo dove c'è un punto di contatto sul diagramma. La maggior parte dei circuiti elettrici difettosi non funziona proprio perché l'installatore non ha saldato le parti o le ha saldate dove non erano necessarie.
Questo schema è incluso in uno dei migliori schemi UMZCH? Forse. Tutto dipende dadesideri del consumatore.
Lo schema di Sukhov
Se il precedente circuito dell'amplificatore di potenza può essere assemblato indipendentemente, poiché include relativamente pochi elementi, è meglio non assemblare manualmente il circuito dell'amplificatore Sukhov. Come mai? A causa dell'enorme numero di elementi e connessioni, c'è un' alta probabilità di commettere un errore, a causa del quale tutta la quantità significativa di lavoro dovrà essere rifatto.
In re altà, non è corretto chiamare lo schema fornito in questa sezione schema di Sukhov. Questo è un UMZCH ad alta fedeltà del modello VVS-2011 (in questa sezione viene fornito un diagramma schematico dell'UMZCH di questo tipo). Nella sua composizione non contiene transistor ad effetto di campo, ma comprende:
- Diodi Zener.
- Resistori non lineari.
- Resistori regolari.
- Condensatori polari e non polari.
- Diodi.
- Transistor bipolari di entrambi i tipi.
- OpAmps.
- Acceleratore.
Possibilità di questa inclusione:
- P=150W a Rcarico=8 ohm.
- Linearità: da 0,0002 a 0,0003% a 20kHz, P=100W e Rcarico=4 ohm.
- Supporto per U costante=0 V.
- Compensazione della resistenza del filo CA disponibile.
- Presenza di protezione corrente.
- Presenza della protezione del circuito UMZCH da Uexit=const.
- Disponibilità di soft start.
Questo circuito è assemblato su scala industriale e si adatta a una piccola scheda. La disposizione dei conduttori e la posizione degli elementi si possono trovare su Internet,dove questi materiali sono disponibili gratuitamente.
Gli schemi della serie Sukhov sono uno dei migliori schemi UMZCH.
Risultato
Un amplificatore di potenza sonora è un dispositivo molto popolare sia tra i musicisti professionisti che tra i normali amanti della musica. UMZCH vengono eseguiti sia sulla base di dispositivi a vuoto e transistor, sia sulla base di amplificatori operazionali, circuiti integrati.
Tali dispositivi possono essere acquistati presso negozi specializzati, oppure puoi crearne uno tuo. In termini di prezzo, gli amplificatori a valvole sono i più costosi e i circuiti integrati sono i più economici.
I circuiti a tubi UMZCH hanno una qualità di guadagno superiore rispetto ai circuiti UMZCH integrati oa transistor. È per questo motivo che le persone sono pronte ad acquistare tali dispositivi per ₽50.000 e per ₽100.000 e per ₽450.000.
Quando assembli tu stesso gli amplificatori, ricorda le seguenti regole:
- È severamente vietato confondere le polarità di diodi, diodi zener e altri dispositivi anodo-catodo, nonché condensatori polari. Ciò è irto del fatto che il circuito UMZCH assemblato di conseguenza non funzionerà.
- Quando si assembla il circuito, è necessario saldare le parti dove c'è un punto di contatto sul disegno. Sembra la regola ovvia. Questo è vero, ma molti installatori se ne dimenticano.
Se utilizzi tutti i consigli sopra indicati, puoi assemblare tu stesso un buon amplificatore di potenza sonora secondo il circuito UMZCH su transistor o altri elementi.
