UMZCH s komplementárními tranzistory s efektem pole

Čtenářům představujeme verzi stowattového UMZCH s tranzistory s efektem pole. V tomto provedení pouzdra výkonné tranzistory lze namontovat na běžný chladič bez izolačních těsnění, což výrazně zlepšuje přenos tepla. Jako druhá možnost napájení je navržen výkonný pulzní měnič, který by měl mít poměrně nízkou úroveň vlastního rušení.

Využití tranzistorů s efektem pole (FET) v UMZCH donedávna bránila mizivá nabídka komplementárních tranzistorů a také jejich nízké provozní napětí. Kvalita reprodukce zvuku přes UMZCH na PT je často hodnocena na úrovni elektronkových zesilovačů a ještě vyšší z toho důvodu, že oproti zesilovačům na bázi bipolárních tranzistorů vytvářejí méně nelineární a intermodulační zkreslení a mají také plynulejší nárůst v zkreslení při přetížení. Jsou lepší než elektronkové zesilovače jak v tlumení zátěže, tak v šířce provozního audiofrekvenčního pásma. Mezní frekvence takových zesilovačů bez negativní zpětné vazby je výrazně vyšší než u UMZCH na bázi bipolárních tranzistorů, což má příznivý vliv na všechny typy zkreslení.

Nelineární zkreslení v UMZCH přináší především koncový stupeň a k jejich omezení se obvykle používá obecné OOS. Zkreslení ve vstupním diferenciálním stupni, používaném jako sumátor signálů ze zdroje a obecného obvodu OOS, může být malé, ale není možné je snížit pomocí obecného OOS

Přetížitelnost diferenciální kaskády při tranzistory s efektem pole přibližně 100...200 krát vyšší než u bipolárních tranzistorů.

Použití tranzistorů s efektem pole ve výstupním stupni UMZCH umožňuje opustit tradiční dvou- a třístupňové Darlingtonovy opakovače s jejich vlastními nevýhodami.

Dobré výsledky se dosahují použitím tranzistorů s efektem pole se strukturou kov-dielektrikum-polovodič (MDS) v koncovém stupni. Vzhledem k tomu, že proud ve výstupním obvodu je řízen vstupním napětím (podobně jako u elektrických vakuových zařízení), je při vysokých proudech výkon kaskády na tranzistorech MOS s efektem pole ve spínacím režimu značně vysoký (τ = 50 ns). Takové kaskády mají dobré přenosové vlastnosti na vysoké frekvence a mají účinek samostabilizace teploty.

Mezi výhody tranzistorů s efektem pole patří:

• nízký řídicí výkon ve statickém a dynamickém režimu;
• absence tepelného průrazu a nízká náchylnost k sekundárnímu průrazu;
• tepelná stabilizace svodového proudu, poskytující možnost paralelního připojení tranzistorů;
• přenosová charakteristika je blízká lineární nebo kvadratické;
• vysoký výkon ve spínacím režimu, čímž se snižují dynamické ztráty;
• nepřítomnost jevu akumulace přebytečných nosičů ve struktuře;
• malý úrověn hluku,
• malé rozměry a hmotnost, dlouhá životnost.

Ale kromě výhod mají tato zařízení také nevýhody:

• porucha v důsledku elektrického přepětí;
• Při nízkých frekvencích (pod 100 Hz) může docházet k tepelnému zkreslení. Na těchto frekvencích se signál mění tak pomalu, že za jeden půlcyklus se teplota krystalu stihne změnit a následně se změní prahové napětí a transkonduktance tranzistorů.

Poslední zmíněná nevýhoda omezuje výstupní výkon, zejména při nízkém napájecím napětí; Cesta ven je zapnout tranzistory paralelně a zavést OOS.

Je třeba poznamenat, že v Nedávno Zahraniční společnosti (například Exicon atd.) vyvinuly mnoho tranzistorů s efektem pole vhodných pro audio zařízení: EC-10N20, 2SK133-2SK135, 2SK175, 2SK176 s kanálem typu n; EC-10P20, 2SJ48-2SJ50, 2SJ55, 2SJ56 s kanálem typu p. Takové tranzistory se vyznačují slabou závislostí transkonduktance (přiznání dopředného přenosu) na odběrovém proudu a vyhlazenými výstupními I-V charakteristikami.

Parametry některých tranzistorů s efektem pole, včetně těch, které vyrábí Minsk Production Association "Integral", jsou uvedeny v tabulce. 1.

Většina tranzistorových beztransformátorových UMZCH je vyrobena pomocí obvodu polovičního můstku. Zátěž je v tomto případě připojena na úhlopříčku můstku tvořenou dvěma napájecími zdroji a dvěma výstupními tranzistory zesilovače (obr. 1).

Když nebyly žádné komplementární tranzistory, byl koncový stupeň UMZCH prováděn převážně na tranzistorech stejné struktury se zátěží a napájecím zdrojem připojeným ke společnému vodiči (obr. 1, a). jsou uvedeny na Obr. 2.

V prvním z nich (obr. 2,a) je ovládání spodního ramene koncového stupně v příznivějších podmínkách. Protože je změna napájecího napětí malá, prakticky se neprojevuje Millerův jev (dynamická vstupní kapacita) a Earleyho jev (závislost kolektorového proudu na napětí emitor-kolektor). Ovládací obvod horního ramene je zde zapojen do série se samotnou zátěží, takže bez akceptace dodatečná opatření(například kaskádové přepínání zařízení), tyto efekty se projevují ve značné míře. Na tomto principu byla vyvinuta řada úspěšných UMZCH.

Podle druhé možnosti (obr. 2.6 - MIS tranzistory jsou více konzistentní s touto strukturou) byla vyvinuta například také řada UMZCH. I v takovýchto kaskádách je však obtížné zajistit symetrii řízení výstupních tranzistorů, a to i při použití proudových generátorů. Dalším příkladem vyvážení vstupním odporem je implementace ramen zesilovače v kvazikomplementárním obvodu nebo použití komplementárních tranzistorů (viz obr. 1, b).

Touha po vyvážení ramen koncového stupně zesilovačů vyrobených na tranzistorech stejné vodivosti vedla k vývoji zesilovačů s neuzemněnou zátěží podle zapojení na Obr. 1,g. Ani zde však nelze dosáhnout úplné symetrie předchozích kaskád. Obvody záporné zpětné vazby z každého ramene koncového stupně jsou nestejné; Obvody OOS těchto stupňů řídí napětí na zátěži ve vztahu k výstupnímu napětí protější strany. Navíc takové obvodové řešení vyžaduje izolované napájecí zdroje. Kvůli těmto nedostatkům nenašel široké uplatnění.

S příchodem komplementárních bipolárních a polních tranzistorů jsou koncové stupně UMZCH stavěny především podle obvodů na Obr. 1, b, c. I v těchto možnostech je však nutné použít vysokonapěťová zařízení pro pohon koncového stupně. Tranzistory předvýstupního stupně pracují s vysokým napěťovým zesílením, a proto podléhají Millerovým a Earleyovým efektům a bez obecné zpětné vazby zavádějí výrazné zkreslení, které od nich vyžaduje vysoké dynamické charakteristiky. Napájení předstupňů zvýšeným napětím také snižuje účinnost zesilovače.

Pokud na Obr. 1, b, c přesuňte spojovací bod se společným drátem na opačné rameno diagonály mostu, dostaneme možnosti na Obr. 1, d a 1, f. V kaskádové struktuře podle schématu na Obr. 1,e automaticky řeší problém izolace výstupních tranzistorů od pouzdra. Zesilovače vyrobené podle takových obvodů nemají řadu uvedených nevýhod.

Vlastnosti návrhu obvodu zesilovače

Radioamatérům nabízíme invertující UMZCH (obr. 3), odpovídající blokovému schématu koncového stupně na obr. 1,e.

(Klikni pro zvětšení)

Vstupní diferenciální stupeň je vyroben pomocí tranzistorů s efektem pole (VT1, VT2 a DA1) v symetrickém obvodu. Jejich výhody v diferenciální kaskádě jsou dobře známé: vysoká linearita a přetížitelnost, nízká hlučnost. Použití tranzistorů s efektem pole výrazně zjednodušilo tuto kaskádu, protože nebylo potřeba generátorů proudu. Pro zvýšení zisku s otevřenou zpětnovazební smyčkou je signál odstraněn z obou ramen diferenciálního stupně a před následným zesilovačem napětí je instalován emitorový sledovač na tranzistorech VT3, VT4.

Druhý stupeň je vyroben pomocí tranzistorů VT5-VT10 pomocí kombinovaného kaskádového obvodu se sledovacím výkonem. Toto napájení kaskády OE neutralizuje vstupní dynamickou kapacitu v tranzistoru a závislost kolektorového proudu na napětí emitor-kolektor. Výstupní stupeň tohoto stupně využívá vysokofrekvenční tranzistory BSIT, které mají oproti bipolárním tranzistorům (KP959 versus KT940) dvojnásobnou mezní frekvenci a čtyřnásobnou kapacitu kolektoru.

Použití koncového stupně napájeného ze samostatných izolovaných zdrojů umožnilo vyhnout se nízkonapěťový zdroj(9 V) pro předzesilovač.

Koncový stupeň je tvořen výkonnými tranzistory MOS a jejich vývody (a teplo odvádějící příruby pouzder) jsou připojeny ke společnému vodiči, což zjednodušuje konstrukci a montáž zesilovače.

Výkonné MOS tranzistory na rozdíl od bipolárních mají menší rozptyl parametrů, což usnadňuje jejich paralelní zapojení. Hlavní šíření proudů mezi zařízeními vzniká v důsledku nerovnosti prahových napětí a rozložení vstupních kapacit. Zavedení přídavných rezistorů s odporem 50-200 Ohmů do obvodu hradla zajišťuje téměř úplné vyrovnání zpoždění zapnutí a vypnutí a eliminuje šíření proudů při spínání.

Všechny stupně zesilovače jsou pokryty místními a obecnými OOS.

Hlavní technické vlastnosti

• S otevřenou zpětnou vazbou (R6 nahrazeno 22 MOhm, bez C4)
• Mezní frekvence, kHz......300
• Napěťový zisk, dB......43
• Harmonický koeficient v režimu AB, %, ne více......2

S povoleným OOS

• Výstupní výkon, W při zátěži 4 Ohm......100
• při zátěži 8 Ohm......60
• Reprodukovatelný frekvenční rozsah, Hz......4...300000
• Harmonický koeficient, %, ne více......0,2
• Jmenovité vstupní napětí, V......2
• Klidový proud koncového stupně, A......0,15
• Vstupní odpor, kOhm.....24

Vzhledem k tomu, že mezní frekvence zesilovače s otevřenou smyčkou je poměrně vysoká, hloubka zpětná vazba a harmonický koeficient v celém reprodukovaném frekvenčním pásmu jsou prakticky konstantní.

Zespodu je pracovní frekvenční pásmo UMZCH omezeno kapacitou kondenzátoru C1, shora - C4 (při kapacitě 1,5 pF je mezní frekvence 450 kHz).

Konstrukce a detaily

Zesilovač je vyroben na desce z oboustranné folii sklolaminátu (obr. 4).

Deska na straně, kde jsou prvky instalovány, je co nejvíce vyplněna fólií napojenou na společný vodič. Tranzistory VT8, VT9 jsou vybaveny malými deskovými chladiči ve formě „vlajky“. Písty jsou instalovány v otvorech pro odtokové svorky výkonných tranzistorů s efektem pole; Svodové svorky tranzistorů VT11, VT14 jsou připojeny ke společnému vodiči na straně fólie (na obrázku označeny křížky).

Písty jsou instalovány v otvorech 5-7 desky pro připojení vodičů síťového transformátoru a otvorů pro propojky. Rezistory R19, R20, R22, R23 jsou vyrobeny z manganinového drátu o průměru 0,5 a délce 150 mm. Pro potlačení indukčnosti je drát přeložen napůl a přeložen (bifilárně) navinut na trn o průměru 4 mm.

Tlumivka L1 je navinutá drátem PEV-2 o 0,8 otáčky, aby se otočila po celé ploše 2W rezistoru (MLT nebo podobný).

Kondenzátory C1, C5, C10, C11 - K73-17, s C10 a C11 připájenými ze strany tištěných spojů na vývody kondenzátorů C8 a C9. Kondenzátory C2, C3 - oxid K50-35; kondenzátor C4 - K10-62 nebo KD-2; C12 - K10-17 nebo K73-17.

Tranzistory s efektem pole s kanálem typu n (VT1, VT2) musí být vybrány s přibližně stejným počátečním odběrovým proudem jako tranzistory v sestavě DA1. Z hlediska vypínacího napětí by se nemělo lišit o více než 20 %. Mikrosestava DA1 K504NTZB může být nahrazena K504NT4B. Je možné použít vybranou dvojici tranzistorů KP10ZL (i s indexy G, M, D); KP307V - KP307B (také A, E), KP302A nebo tranzistorová sestava KPS315A, KPS315B (v tomto případě bude nutné předělat desku).

V pozicích VT8, VT9 lze použít i komplementární tranzistory řady KT851, KT850 a také KT814G, KT815G (s mezní frekvencí 40 MHz) od Minské asociace "Integral".

Kromě těch, které jsou uvedeny v tabulce, můžete použít například následující dvojice tranzistorů MIS: IRF530 a IRF9530; 2SK216 a 2SJ79; 2SK133-2SK135 a 2SJ48-2SJ50; 2SK175-2SK176 a 2SJ55-2SJ56.

U stereo verze je každý zesilovač napájen ze samostatného transformátoru, nejlépe s prstencovým nebo tyčovým (PL) magnetickým obvodem, o výkonu 180...200W. Mezi primární a sekundární vinutí je umístěna vrstva stínícího vinutí s drátem PEV-2 0,5; jedna z jeho svorek je připojena ke společnému vodiči. Vývody sekundárních vinutí jsou připojeny k desce zesilovače stíněným vodičem a stínění je připojeno ke společnému vodiči desky. Na jednom ze síťových transformátorů jsou umístěna vinutí pro usměrňovače předzesilovačů. Stabilizátory napětí jsou vyrobeny na mikroobvodech IL7809AC (+9 V), IL7909AC (-9 V) - na schématu nejsou znázorněny. Pro napájení desky 2x9 V je použit konektor ONP-KG-26-3 (XS1).

Při nastavování se nastaví optimální proud diferenčního stupně seřízením odporu R3 pro minimalizaci zkreslení při maximálním výkonu (přibližně uprostřed pracovní sekce). Rezistory R4, R5 jsou dimenzovány na proud cca 2...3 mA v každém rameni s počátečním odběrovým proudem cca 4...6 mA. S nižším počátečním odběrovým proudem je třeba úměrně zvýšit odpor těchto rezistorů.

Klidový proud výstupních tranzistorů v rozsahu 120...150 mA se nastavuje trimovacím odporem R3, případně volbou odporů R13, R14.

Impulzní blok energie

Pro ty radioamatéry, kteří mají potíže s nákupem a navíjením velkých síťových transformátorů, je nabízen spínaný zdroj pro koncové stupně UMZCH. V tomto případě může být předzesilovač napájen z nízkopříkonového stabilizovaného zdroje.

Pulzní napájecí zdroj (jeho zapojení je na obr. 5) je neregulovaný samokmitající polomůstkový střídač. Použití proporcionálního řízení proudu invertorových tranzistorů v kombinaci se saturovatelným spínacím transformátorem umožňuje automatické odstranění aktivního tranzistoru ze saturace v okamžiku sepnutí. To zkracuje dobu rozptylu náboje v základně a eliminuje průchozí proud a také snižuje ztráty výkonu v řídicích obvodech, čímž se zvyšuje spolehlivost a účinnost střídače.

Specifikace UPS

• Výstupní výkon, W, už ne......360
• Výstupní napětí......2x40
• Účinnost, %, ne méně......95
• Převodní frekvence, kHz......25

Na vstupu síťového usměrňovače je instalován odrušovací filtr L1C1C2. Rezistor R1 omezuje rázový proud nabíjecího kondenzátoru C3. Na desce je v sérii s rezistorem propojka X1, místo které můžete zapnout tlumivku pro zlepšení filtrace a zvýšení „tvrdosti“ výstupní zátěžové charakteristiky.

Střídač má dva obvody s kladnou zpětnou vazbou: první - pro napětí (pomocí vinutí II v transformátoru T1 a III - v T2); druhý - proudem (s proudovým transformátorem: otáčky 2-3 a vinutí 1-2, 4-5 transformátoru T2).

Spouštěcí zařízení je vyrobeno na unijunkčním tranzistoru VT3. Po spuštění převodníku je vypnut kvůli přítomnosti diody VD15, protože časová konstanta obvodu R6C8 je výrazně delší než doba převodu.

Zvláštností střídače je, že když nízkonapěťové usměrňovače pracují s velkými kapacitami filtrů, potřebuje plynulý start. Hladký rozběh jednotky usnadňují tlumivky L2 a L3 a do jisté míry i rezistor R1.

Napájecí zdroj je vyroben na desce plošných spojů z jednostranné fólie ze sklolaminátu tloušťky 2 mm. Výkres desky je na Obr. 6.

(Klikni pro zvětšení)

Údaje o vinutí transformátorů a informace o magnetických jádrech jsou uvedeny v tabulce. 2. Všechna vinutí jsou vyrobena z drátu PEV-2.

Před navíjením transformátorů je nutné ostré hrany kroužků zmatnit brusným papírem nebo blokem a obalit lakovanou látkou (u T1 - kroužky složené ve třech vrstvách). Pokud se tato předúprava neprovede, je možné, že lakovaná látka bude protlačena a závity drátu budou zkratovány k magnetickému obvodu. V důsledku toho se proud prudce zvýší nečinný pohyb a transformátor se zahřeje. Mezi vinutími 1-2, 5-6-7 a 8-9-10 jsou stínící vinutí navinuta drátem PEV-2 0,31 v jedné vrstvě závit na závit, jehož jeden konec (E1, E2) je připojen ke společnému vodiči UMZCH.

Vinutí 2-3 transformátoru T2 je cívka drátu o průměru 1 mm na vinutí 6-7, na koncích připájená do desky plošných spojů.

Tlumivky L2 a L3 jsou vyrobeny na pancéřovaných magnetických jádrech BZO z 2000NM feritu. Vinutí tlumivek jsou navinuta ve dvou drátech, dokud není rám vyplněn drátem PEV-2 0,8. Vzhledem k tomu, že tlumivky pracují s magnetizací DC, mezi misky je nutné vložit těsnění z nemagnetického materiálu tloušťky 0,3 mm.

Tlumivka L1 je typu D13-20, lze ji vyrobit i na pancéřovaném magnetickém jádru B30 podobně jako tlumivky L2, L3, ale bez těsnění, navinutím vinutí ve dvou drátech MGTF-0,14 až do zaplnění rámu.

Tranzistory VT1 a VT2 jsou namontovány na chladiče z žebrovaného hliníkového profilu o rozměrech 55x50x15 mm přes izolační těsnění. Namísto těch, které jsou uvedeny v diagramu, můžete použít tranzistory KT8126A od Minsk Integral Production Association, stejně jako MJE13007. Mezi výstupy napájení +40 V, -40 V a „jejich“ střed (ST1 a ST2) jsou zapojeny další oxidové kondenzátory K50-6 (na schématu neznázorněné) s kapacitou 2000 μF při 50 V kondenzátory jsou instalovány na textolitové desce o rozměrech 140x100 mm, upevněné šrouby na chladičích výkonných tranzistorů.

Kondenzátory C1, C2 - K73-17 pro napětí 630 V, C3 - oxid K50-35B pro 350 V, C4, C7 - K73-17 pro 250 V, C5, C6 - K73-17 pro 400 V, C8 - K10-17 .

Pulzní zdroj je připojen k desce PA v těsné blízkosti vývodů kondenzátorů C6-C11. V tomto případě diodový můstek VD5-VD8 není namontován na desce PA.

Chcete-li zpozdit připojení reproduktorových soustav k UMZCH po dobu útlumu přechodových procesů, ke kterým dochází při zapínání, a vypnout reproduktory, když se na výstupu zesilovače objeví stejnosměrné napětí jakékoli polarity, můžete použít jednoduché nebo složitější ochranné zařízení.

Literatura

1. Chlupnov A. Amatérské nízkofrekvenční zesilovače. -M.: Energie, 1976, str. 22.
2. Akulinichev I. Nízkofrekvenční zesilovač se stabilizátorem v běžném režimu. - Rozhlas, 1980, č. Z.s.47.
3. Garevskikh I. Širokopásmový výkonový zesilovač. - Rozhlas, 1979, č. 6. s. 43.
4. Kolosov V. Moderní amatérský magnetofon. - M.: Energie, 1974.
5. Borisov S. MOS tranzistory v nízkofrekvenčních zesilovačích. - Rádio. 1983, č. 11, s. 36-39.
6. Dorofeev M. Režim B ve výkonových zesilovačích AF. - Rozhlas, 1991, č. 3, s. 53.
7. Syritso A. Výkonný basový zesilovač. - Rozhlas, 1978. č. 8, s. 45-47.
8. Syritso A. Výkonový zesilovač založený na integrovaných operačních zesilovačích. - Rozhlas, 1984, č. 8, s. 35-37.
9. Yakimenko N. Tranzistory s efektem pole v můstku UMZCH. - Rádio. 1986, č. 9, str. 38, 39.
10. Vinogradov V. Ochranné zařízení střídavého proudu. - Rozhlas, 1987, č. 8. s. třicet.

Několik slov o chybách instalace:
Pro zlepšení čitelnosti obvodů uvažujme výkonový zesilovač se dvěma páry koncových tranzistorů s efektem pole a napájením ±45 V.
Jako první chybu zkusme "připájet" zenerovy diody VD1 a VD2 se špatnou polaritou (správné zapojení je na obrázku 11). Napěťová mapa bude mít podobu znázorněnou na obrázku 12.

Obrázek 11 Pinout zenerových diod BZX84C15 (pinout na diodách je však stejný).

Obrázek 12 Napěťová mapa výkonového zesilovače s nesprávnou instalací zenerových diod VD1 a VD2.

Tyto zenerovy diody jsou potřebné pro generování napájecího napětí operační zesilovač a byly zvoleny na 15 V pouze proto, že toto napětí je pro tento operační zesilovač optimální. Zesilovač si zachovává svůj výkon bez ztráty kvality i při použití blízkých jmenovitých hodnot - 12 V, 13 V, 18 V (ale ne více než 18 V). Při nesprávné instalaci dostává oprekční zesilovač místo požadovaného napájecího napětí pouze úbytkové napětí n-p křižovatka zenerovy diody. Proud je regulován normálně, na výstupu zesilovače je malé konstantní napětí a není zde žádný výstupní signál.
Je také možné, že diody VD3 a VD4 jsou nainstalovány nesprávně. V tomto případě je klidový proud omezen pouze hodnotami rezistorů R5, R6 a může dosáhnout kritické hodnoty. Na výstupu zesilovače bude signál, ale dosti rychlé zahřátí koncových tranzistorů určitě povede k jejich přehřátí a selhání zesilovače. Mapa napětí a proudu pro tuto chybu je znázorněna na obrázcích 13 a 14.

Obrázek 13 Mapa napětí zesilovače s nesprávnou instalací diod tepelné stabilizace.

Obrázek 14 Proudová mapa zesilovače s nesprávnou instalací diod tepelné stabilizace.

Další oblíbenou instalační chybou může být nesprávná instalace tranzistorů předposledního stupně (ovladačů). V tomto případě má napěťová mapa zesilovače podobu znázorněnou na obrázku 15. V tomto případě jsou tranzistory terminálové kaskády zcela uzavřeny a na výstupu zesilovače není slyšet žádný zvuk a úroveň stejnosměrného napětí je co nejblíže nule.

Obrázek 15 Mapa napětí pro nesprávnou instalaci tranzistorů ve fázi budiče.

Dále je nejnebezpečnější chybou to, že tranzistory fáze budiče jsou smíchány a také pinout je smíchán, v důsledku čehož je to, co je aplikováno na svorky tranzistorů VT1 a VT2, správné a pracují v emitorovém sledovači. režimu. Proud koncovým stupněm je v tomto případě závislý na poloze jezdce trimovacího odporu a může být od 10 do 15 A, což v každém případě způsobí přetížení zdroje a rychlé zahřátí koncových tranzistorů. Obrázek 16 ukazuje proudy ve střední poloze trimovacího rezistoru.

Obrázek 16 Aktuální mapa při nesprávné instalaci tranzistorů budícího stupně je také zmatené pinout.

Je nepravděpodobné, že bude možné pájet výstup koncových tranzistorů s efektem pole IRFP240 - IRFP9240 obráceně, ale je možné je místy poměrně často prohodit. V tomto případě jsou diody instalované v tranzistorech v obtížné situaci - napětí na ně přivedené má polaritu odpovídající jejich minimálnímu odporu, což způsobuje maximální odběr ze zdroje a rychlost jejich vyhoření závisí spíše na štěstí než na fyzikální zákony.
Ohňostroj na desce může nastat ještě z jednoho důvodu - prodávají se zenerovy diody 1,3 W v balení stejné jako diody 1N4007, takže před instalací zenerových diod na desku, pokud jsou v černém pouzdře, byste se měli blíže podívat u nápisů na pouzdru. Při instalaci diod místo zenerových diod je napájecí napětí operačního zesilovače omezeno pouze hodnotami rezistorů R3 a R4 a proudovým odběrem samotného operačního zesilovače. V každém případě je výsledná hodnota napětí výrazně větší než maximální napájecí napětí pro daný operační zesilovač, což vede k jeho poruše, někdy s vystřelením části pouzdra samotného operačního zesilovače a následně konstantním napětím se může objevit na jeho výstupu blízko napájecího napětí zesilovače, což povede ke vzniku konstantního napětí na výstupu samotného výkonového zesilovače. Poslední kaskáda v tomto případě zpravidla zůstává funkční.
A nakonec pár slov o hodnotách rezistorů R3 a R4, které závisí na napájecím napětí zesilovače. 2,7 kOhm je nejuniverzálnější, nicméně při napájení zesilovače napětím ±80 V (pouze do zátěže 8 Ohm) budou tyto rezistory rozptylovat cca 1,5 W, proto je nutné jej vyměnit za rezistor 5,6 kOhm nebo 6,2 kOhm. , což sníží generovaný tepelný výkon na 0,7 W.

EKB BD135; BD137

H&S IRF240 - IRF9240

Tento zesilovač si zaslouženě získal své příznivce a začal získávat nové verze. Nejprve byl změněn řetězec generování předpětí prvního tranzistorového stupně. Navíc byla do obvodu zavedena ochrana proti přetížení.
V důsledku úprav získalo schéma zapojení výkonového zesilovače s tranzistory s efektem pole na výstupu následující podobu:

ZVÝŠIT

Možnosti desky plošných spojů jsou zobrazeny v grafickém formátu (je třeba změnit měřítko)

Vzhled výsledné úpravy výkonového zesilovače je znázorněn na fotografiích níže:

Zbývá jen přidat mouchu na masti...
Faktem je, že tranzistory IRFP240 a IRFP9240 použité v zesilovači přestaly vyrábět vývojář International Rectifier (IR), který více dbal na kvalitu svých produktů. Hlavním problémem těchto tranzistorů je, že byly navrženy pro použití v napájecích zdrojích, ale ukázalo se, že jsou docela vhodné pro zařízení pro zesílení zvuku. Zvýšená pozornost společnosti International Rectifier na kvalitu vyráběných součástek umožnila bez výběru tranzistorů zapojit několik tranzistorů paralelně bez obav z rozdílů v charakteristikách tranzistorů - rozptyl nepřesáhl 2%, což je docela přijatelné.
Tranzistory IRFP240 a IRFP9240 dnes vyrábí společnost Vishay Siliconix, která není na své produkty tak citlivá a parametry tranzistorů se staly vhodnými pouze pro napájecí zdroje - rozptyl v „faktoru zisku“ tranzistorů jedné šarže přesahuje 15 % . To vylučuje paralelní zapojení bez předběžného výběru a počet testovaných tranzistorů pro výběr 4 shodně přesahuje několik desítek kopií.
V tomto ohledu byste si před montáží tohoto zesilovače měli nejprve zjistit, jakou značku tranzistorů můžete získat. Pokud se Vishay Siliconix prodává ve vašich obchodech, důrazně se doporučuje, abyste odmítli sestavit tento výkonový zesilovač - riskujete, že utratíte poměrně hodně peněz a nic nedosáhnete.
Nicméně práce na vývoji „VERZE 2“ tohoto koncového zesilovače a nedostatek slušných a levných tranzistorů s efektem pole pro koncový stupeň nás přiměly trochu přemýšlet o budoucnosti tohoto obvodu. V důsledku toho byla simulována „VERZE 3“ s použitím tranzistorů s efektem pole IRFP240 - IRFP9240 od ​​Vishay Siliconix bipolárního páru od TOSHIBA - 2SA1943 - 2SC5200, které jsou dnes ještě docela slušné kvality.
Schéma nové verze zesilovače obsahuje vylepšení od „VERZE 2“ a doznalo změn ve výstupním stupni, což umožňuje upustit od použití tranzistorů s efektem pole. Schéma zapojení je uvedeno níže:

Schematický diagram využívající tranzistory s efektem pole jako opakovače ZVĚTŠIT

V této verzi jsou zachovány tranzistory s efektem pole, ale jsou použity jako napěťové sledovače, což výrazně odlehčuje zatížení budiče. Do ochranného systému bylo zavedeno malé kladné spojení, aby nedocházelo k buzení výkonového zesilovače na provozní hranici ochrany.
Plošný spoj je ve vývoji, přibližně výsledky reálných měření a funkční plošný spoj se objeví koncem listopadu, zatím však můžeme nabídnout graf měření THD získaný společností MICROCAP. Více o tomto programu si můžete přečíst.

Níže jsou schematická schémata a články na téma "UMZCH" na webových stránkách rádiové elektroniky a rádiových hobby webových stránkách.

Co je to "UMZCH" a kde se používá, schémata zapojení domácí zařízení které se týkají termínu "UMZCH".

Mezi vlastnosti popsaného UMZCH patří použití kompozitních tranzistorů v něm, což umožnilo snížit počet částí použitých v zesilovači. První stupeň výkonového zesilovače je sestaven pomocí operačního zesilovače A1. Vstupní signál je přiváděn na invertující vstup operačního zesilovače přes horní propust (HPF) R1C1R3 s mezní frekvencí 20 kHz. Aby se tento parametr horní propusti výrazněji nezměnil, neměl by již být výstupní odpor předzesilovače... Schéma zapojení snadno sestavitelného a výkonného nízkofrekvenčního zesilovače (UMZCH) vyrobeného na Operační zesilovač K574UD1A a výkonné kompozitní tranzistory KT825, KT827. Navzdory jednoduchosti schematický diagram a minimální počet dílů, zesilovač poskytuje vysoký výstupní výkon s poměrně nízkým koeficientem nelineárního zkreslení. Zesilovač je napájen bipolárním napětím 7 - 18 V, výstupní výkon je 15 W při zátěži 4 Ohmy, klidový proud je cca 60 mA. Diody - libovolné křemíkové univerzální. Výstupní výkon zesilovače 2 X 12 W při napájecím napětí 15 V, zátěžový odpor 4 Ohmy, klidový proud - 80 mA. ULF A-9510 od Onkyo (obr. 2.13) poskytuje 60 W do zátěže 8 Ohm s tlumícím faktorem 150, harmonický koeficient ne více než 0,06 % a 100 W do zátěže 4 Ohmy. Nerovnoměrnost frekvenční charakteristiky na okrajích rozsahu 15 Hz - 50 kHz nepřesahuje 1 dB. Odstup signálu od šumu 104 dB. ... Gyor Plakhtovič UMZCH je vyroben podle můstkového obvodu (horní zesilovač/rameno můstku je neinvertující, spodní je invertující). Poskytuje výkon 180 W v zátěži 8 Ohm s harmonickým zkreslením ne větším než 0,5 %, výstupní impedance 0,02 Ohm, frekvenční pásmo od 20... High-End UMZCH Giovanni Stochino poskytuje 100 W v 8 Ohmová zátěž s harmonickým zkreslením 0,002 % a rychlostí přeběhu výstupního napětí 300 V/µs. Frekvenční pásmo na úrovni -0,1 dB je od 1 Hz do 1,3 MHz, odstup signálu od šumu je 100 dB... „Pole“ UMZCH Endre Piret je nápadně jednoduché, ale zároveň splňuje standardy kvalitního zvuku reprodukce. Vstupní stupeň byl navržen originálně (bez obvyklých diferenciálních zesilovačů) - jedná se o push-pull komplementární stupeň... Josef Sedlák navrhl obvody pro dva výkonové varianty UMZCH. První zesilovač je vyroben podle klasického schématu: diferenciální stupeň s generátorem proudu (T1-TZ); zesilovač napětí (T4) s generátorem proudu (T6); push-pull složený opakovač (T9-T14)... Tento ULF poskytuje 20 W/40 W do zátěže 8 Ohm/4 Ohm s harmonickým zkreslením 0,01 %. Schéma 20wattového UMZCH s originálním pohonem koncového stupně je uvedeno níže... V poslední době je velká pozornost věnována kabelům spojujícím výstup UMZCH se vstupem reproduktoru. Kabely mají samozřejmě velký význam pro získání kvalitního zvuku. Ale i přes poměrně vysokou cenu si v zásadě nemohou pomoci a nezavádějí zkreslení. ... UMZCH Antona Kosmela je vyroben na IC STK4048 XI od Sanyo a nevyžaduje vůbec žádné úpravy. Vyvine 2x150 W při 8 ohmech a 2x200 W při 4 ohmech s harmonickým zkreslením ne větším než 0,007 % a frekvenčním pásmem 20 Hz - 50 kHz. Na operačním zesilovači 102 byl implementován ochranný obvod... Demeter Barnabash implementoval svůj UMZCH na TDA7294V IC od SGS-THOMSON. S extrémně jednoduchým obvodem poskytuje hudební výkon až 100 W při zátěži 8 Ohm i 4 Ohm (nominální na stacionární sinusovce - 70 W) s typickým harmonickým zkreslením. .. Výkonný UMZCH s provozem všech stupňů v režimu třídy A, poskytující 32 W při 8ohmové zátěži s úžasně vysokou reálnou účinností 45 % Richard Barfoot poukazuje na to, že v konvenčním odporovém zesilovacím stupni s OE a spojkou kondenzátor, teoreticky... Indukčnost ve V. Levitsky použil obvody pro fázové korekce ve svém výkonném ULF. Zesilovač je absolutně symetrický a skládá se z následovníka vstupního zdroje (VT1, VT2), push-pull komplementárního napěťového zesilovače („kaskády“ VT3VT5, VT4VT6) a... V zesilovači, jehož obvod je znázorněn níže, v. linearity i bez OOS je dosaženo díky internímu sledovači zdroje na VT11. Tento opakovač úspěšně odpovídá velké (více než 1 MOhm) výstupní impedanci stupně napěťového zesílení na VT9 s výrazně... Při zkoumání důvodů nárůstu nelinearity na velkém signálu Douglas Self zjistil, že za prvé, systém reproduktorů v některé podmínky vyžadují podstatně větší proud, než je vypočteno podle Ohmova zákona s dosazením jmenovitého odporu AC do jmenovatele... Nelson Pass, ideolog UMZCH v topologii Zen (dále jen zesilovače Zen) a vedoucí Pass Labs, shrnující osmiletý vývoj zenové filozofie jednostupňového UMZCH, navrhl předposlední zen. Nelson poznamenává, že to eliminuje některé... Schéma UMZCH navržené Mattem Tuckerem. První diferenciální stupeň je proveden na bipolárních tranzistorech Q1Q5 dle standardní schéma s proudovým zrcadlem Q7Q8 v zátěži a stupněm zesílení napětí na Q9Q13 s OE a zátěží na generátoru proudu Q6Q2 ...

– Soused přestal klepat na radiátor. Zesílil jsem hudbu, abych ho neslyšel.
(Z audiofilského folklóru).

Epigraf je ironický, ale audiofil nemusí být nutně „nemocný v hlavě“ s tváří Joshe Ernesta na briefingu o vztazích s Ruskou federací, který je „nadšený“, protože jeho sousedé jsou „šťastní“. Někdo chce doma poslouchat vážnou hudbu jako v sále. K tomuto účelu je potřeba kvalita aparatury, která mezi milovníky decibelové hlasitosti jako takové prostě nezapadá tam, kam mají rozumní lidé, zato se vymyká rozumu z cen vhodných zesilovačů (UMZCH, audio frekvence zesilovač). A někdo na cestě má touhu připojit se k užitečným a vzrušujícím oblastem činnosti - technologii reprodukce zvuku a elektronice obecně. Které jsou v době digitálních technologií neodmyslitelně spjaty a mohou se stát vysoce ziskovou a prestižní profesí. Optimálním prvním krokem v této věci ve všech ohledech je vyrobit zesilovač vlastníma rukama: Právě UMZCH umožňuje s úvodním školením na základě školní fyziky na stejném stole přejít od nejjednodušších návrhů na půl večera (které však „zpívají“ dobře) k nejsložitějším celkům, jejichž prostřednictvím se rocková kapela bude hrát s radostí.Účelem této publikace je upozornit na první fáze této cesty pro začátečníky a možná zprostředkovat něco nového zkušeným.

Prvoci

Nejprve si tedy zkusme vyrobit audio zesilovač, který prostě funguje. Abyste se mohli důkladně ponořit do zvukového inženýrství, budete si muset postupně osvojit poměrně hodně teoretického materiálu a nezapomenout si při postupu obohacovat vědomostní základnu. Ale jakákoliv „chytrost“ se snáze asimiluje, když vidíte a cítíte, jak to funguje „v hardwaru“. Ani v tomto článku se dále neobejdeme bez teorie – o tom, co potřebujete vědět na začátku a co lze vysvětlit bez vzorců a grafů. Mezitím bude stačit vědět, jak používat multitester.

Poznámka: Pokud jste ještě nepájeli elektroniku, mějte na paměti, že její součásti se nemohou přehřát! Páječka - až 40 W (nejlépe 25 W), maximální povolená doba pájení bez přerušení - 10 s. Pájený kolík pro chladič se lékařskou pinzetou přidrží 0,5-3 cm od pájecího bodu na straně těla přístroje. Kyselé a jiná aktivní tavidla nelze použít! Pájka - POS-61.

Vlevo na Obr.- nejjednodušší UMZCH, „který prostě funguje“. Lze jej sestavit pomocí germaniových i křemíkových tranzistorů.

Toto dítě je vhodné pro učení základů nastavení UMZCH s přímým propojením mezi kaskádami, které poskytují nejčistší zvuk:

• Před prvním zapnutím napájení vypněte zátěž (reproduktor);
• Místo R1 připájíme řetězec konstantního odporu 33 kOhm a proměnného odporu (potenciometru) 270 kOhm, tzn. první poznámka čtyřikrát méně a druhý cca. dvojnásobná nominální hodnota ve srovnání s originálem podle schématu;
• Přivedeme napájení a otáčením potenciometru v místě označeném křížkem nastavíme udávaný kolektorový proud VT1;
• Odpojíme napájení, rozpájíme dočasné odpory a změříme jejich celkový odpor;
• Jako R1 nastavíme rezistor s hodnotou ze standardní řady nejbližší měřené;
• R3 nahradíme konstantním řetězem 470 Ohm + potenciometr 3,3 kOhm;
• Stejně jako podle odstavců. 3-5, V. A nastavíme napětí rovné polovině napájecího napětí.

Bod a, odkud je signál odváděn do zátěže, je tzv. střed zesilovače. V UMZCH s unipolárním napájením je nastavena na polovinu své hodnoty a v UMZCH s bipolárním napájením - nula vzhledem ke společnému vodiči. Toto se nazývá úprava vyvážení zesilovače. V unipolárních UMZCH s kapacitním oddělením zátěže jej není nutné při nastavování vypínat, ale je lepší si na to zvyknout reflexně: nesymetrický 2-polární zesilovač s připojenou zátěží může spálit vlastní výkonné a drahé výstupní tranzistory nebo dokonce „nový, dobrý“ a velmi drahý výkonný reproduktor.

Poznámka: komponenty, které vyžadují výběr při nastavování zařízení v rozložení, jsou na schématech označeny buď hvězdičkou (*) nebo apostrofem (‘).

Ve středu téhož obr.- jednoduchý UMZCH na tranzistorech, již vyvíjející výkon až 4-6 W při zatížení 4 ohmy. Přestože funguje jako předchozí, v tzv. třídy AB1, nejsou určeny pro Hi-Fi zvuk, ale pokud vyměníte dvojici těchto zesilovačů třídy D (viz níže) v levných čínských počítačových reproduktorech, jejich zvuk se znatelně zlepší. Zde se naučíme další trik: výkonné výstupní tranzistory je třeba umístit na radiátory. Komponenty, které vyžadují dodatečné chlazení, jsou v diagramech vyznačeny tečkovanými čarami; ne však vždy; někdy - označující požadovanou disipativní plochu chladiče. Nastavení tohoto UMZCH je vyvážení pomocí R2.

Vpravo na Obr.- ještě ne 350W monstrum (jak bylo ukázáno na začátku článku), ale už docela solidní bestie: jednoduchý zesilovač s 100W tranzistory. Můžete přes něj poslouchat hudbu, ale ne Hi-Fi, provozní třída je AB2. Je však docela vhodný pro vyhodnocování místa na piknik nebo venkovního setkání, školního shromáždění nebo malé nákupní haly. Amatérská rocková kapela, která má takový UMZCH na nástroj, může úspěšně vystupovat.

Tento UMZCH odhaluje další 2 triky: za prvé, ve velmi výkonné zesilovače Výkonová kaskáda musí být také ochlazena, takže VT3 je instalován na radiátoru 100 m2. viz. Pro výkon radiátory VT4 a VT5 od 400 m2. viz Za druhé, UMZCH s bipolárním napájením nejsou bez zátěže vůbec vyvážené. Nejprve jeden nebo druhý výstupní tranzistor přejde do oříznutí a příslušný přejde do saturace. Pak při plném napájecím napětí mohou proudové rázy při vyvažování poškodit výstupní tranzistory. Pro vyvážení (R6, uhodli jste?) je tedy zesilovač napájen z +/–24 V a místo zátěže je zapnutý drátový rezistor 100...200 Ohmů. Mimochodem, vlnovky v některých rezistorech ve schématu jsou římské číslice, které označují jejich požadovaný výkon pro odvod tepla.

Poznámka: Napájecí zdroj pro tento UMZCH potřebuje výkon 600 W nebo více. Anti-aliasing filtrační kondenzátory - od 6800 µF při 160 V. Paralelně s elektrolytickými kondenzátory IP jsou zahrnuty 0,01 µF keramické kondenzátory, které zabraňují samobuzení při ultrazvukových frekvencích, které mohou okamžitě spálit výstupní tranzistory.

Na terénní pracovníky

Na stopě. rýže. - další možnost pro poměrně výkonný UMZCH (30 W a s napájecím napětím 35 V - 60 W) na výkonných tranzistorech s efektem pole:

Zvuk z něj již splňuje požadavky na vstupní Hi-Fi (pokud ovšem UMZCH funguje na odpovídající úrovni). Akustické systémy, AC). Výkonné polní drivery nevyžadují k pohonu mnoho energie, takže nedochází k žádné kaskádě před zapnutím. Ani výkonnější tranzistory s efektem pole při jakékoli poruše nespálí reproduktory – samy se rychleji vypálí. Také nepříjemné, ale stále levnější než výměna drahé basové hlavy reproduktoru (GB). Tento UMZCH obecně nevyžaduje vyvážení ani seřízení. Jako design pro začátečníky má pouze jednu nevýhodu: výkonné tranzistory s efektem pole jsou u zesilovače se stejnými parametry mnohem dražší než bipolární tranzistory. Požadavky na jednotlivé podnikatele jsou obdobné jako u předchozích. pouzdro, ale jeho výkon je potřeba od 450 W. Radiátory – od 200 m2. cm.

Poznámka: není potřeba stavět výkonné UMZCH na tranzistory s efektem pole pro pulzní zdroje jídlo, např. počítač Když se je pokoušíte „nahnat“ do aktivního režimu požadovaného pro UMZCH, buď jednoduše vyhoří, nebo zvuk produkuje slabý zvuk a „vůbec žádnou kvalitu“. Totéž platí pro silné vysoké napětí bipolární tranzistory, např. z řádkového skenování starých televizorů.

Přímo nahoru

Pokud jste již udělali první kroky, pak je zcela přirozené chtít stavět Hi-Fi třída UMZCH, aniž byste zacházeli příliš hluboko do teoretické džungle. K tomu budete muset rozšířit svůj přístrojový park – potřebujete osciloskop, generátor audio frekvence (AFG) a milivoltmetr střídavý proud se schopností měřit konstantní složku. Jako prototyp pro opakování je lepší vzít E. Gumeli UMZCH, podrobně popsaný v Rádiu č. 1, 1989. K jeho sestavení budete potřebovat pár levných dostupných součástek, ale kvalita splňuje velmi vysoké požadavky: zapnout do 60 W, pásmo 20-20 000 Hz, nerovnoměrnost frekvenční odezvy 2 dB, faktor nelineárního zkreslení (THD) 0,01 %, hladina vlastního šumu –86 dB. Nastavení zesilovače Gumeli je však poměrně obtížné; když to zvládneš, můžeš se ujmout každého jiného. Některé v současnosti známé okolnosti však založení tohoto UMZCH značně zjednodušují, viz dále. Vzhledem k tomu a skutečnosti, že ne každý se může dostat do rozhlasového archivu, by bylo vhodné hlavní body zopakovat.

Schémata jednoduchého vysoce kvalitního UMZCH

Obvody Gumeli UMZCH a jejich specifikace jsou zobrazeny na obrázku. Radiátory výstupních tranzistorů – od 250 m2. viz UMZCH na Obr. 1 a od 150 m2. viz možnost podle obr. 3 (původní číslování). Tranzistory předvýstupního stupně (KT814/KT815) jsou instalovány na radiátorech ohýbaných z hliníkových plechů 75x35 mm o tloušťce 3 mm. Není třeba nahrazovat KT814/KT815 za KT626/KT961, zvuk se znatelně nezlepší, ale nastavení je vážně obtížné.

Tento UMZCH je velmi kritický pro napájení, topologii instalace a obecně, takže je třeba jej instalovat v konstrukčně kompletní podobě a pouze se standardním napájecím zdrojem. Při pokusu o napájení ze stabilizovaného zdroje okamžitě vyhoří výstupní tranzistory. Proto na Obr. jsou uvedeny výkresy původních desky plošných spojů a pokyny k nastavení. Můžeme k nim dodat, že za prvé, pokud je při prvním zapnutí patrné „vzrušení“, bojují proti němu změnou indukčnosti L1. Za druhé, vývody dílů instalovaných na desky by neměly být delší než 10 mm. Za třetí je krajně nežádoucí měnit topologii instalace, ale pokud je to opravdu nutné, musí být na straně vodičů rámové stínění (zemní smyčka, na obrázku barevně zvýrazněna) a napájecí cesty musí procházet mimo něj.

Poznámka: zlomy ve stopách, ke kterým jsou připojeny báze výkonných tranzistorů - technologické, pro seřízení, po kterém jsou utěsněny kapkami pájky.

Nastavení tohoto UMZCH je značně zjednodušeno a riziko, že se během používání setkáte s „vzrušením“, je sníženo na nulu, pokud:

• Minimalizujte instalaci propojení umístěním desek na radiátory výkonných tranzistorů.
• Zcela opusťte konektory uvnitř, veškerou instalaci proveďte pouze pájením. Pak nebudou potřeba R12, R13 ve výkonné verzi nebo R10 R11 v méně výkonné verzi (ve schématech jsou tečkované).
• Pro vnitřní instalaci použijte bezkyslíkové měděné audio dráty minimální délky.

Pokud jsou tyto podmínky splněny, nedochází k problémům s buzením a nastavení UMZCH se řídí rutinním postupem popsaným na Obr.

Dráty pro zvuk

Audio dráty nejsou nečinným vynálezem. Potřeba jejich využití v současnosti je nepopiratelná. V mědi s příměsí kyslíku se na čelech kovových krystalitů vytváří tenký oxidový film. Oxidy kovů jsou polovodiče a pokud je proud v drátu slabý bez konstantní složky, dochází ke zkreslení jeho tvaru. Teoreticky by se zkreslení na myriádach krystalitů měla vzájemně kompenzovat, ale zbývá jen velmi málo (zřejmě kvůli kvantovým nejistotám). Dostatečný k tomu, aby si ho všimnuli nároční posluchači na pozadí nejčistšího zvuku moderních UMZCH.

Výrobci a obchodníci bezostyšně nahrazují běžnou elektrickou měď místo bezkyslíkaté mědi - nelze jedno od druhého pouhým okem rozeznat. Existuje však oblast použití, kde padělání není jasné: kroucený dvoulinkový kabel pro počítačové sítě. Pokud dáte mřížku s dlouhými segmenty vlevo, buď se nespustí vůbec, nebo bude neustále selhávat. Rozptyl hybnosti, víte.

Když se mluvilo jen o audio drátech, autor si uvědomil, že se v zásadě nejedná o plané tlachání, tím spíše, že bezkyslíkaté dráty se v té době již dlouho používaly ve speciálních zařízeních, s nimiž byl dobře obeznámen. jeho obor práce. Pak jsem vzal a nahradil standardní kabel mých sluchátek TDS-7 za domácí vyrobený z „vitukha“ s flexibilními vícežilovými dráty. Zvuk se po sluchové stránce neustále zlepšoval u všech analogových stop, tj. na cestě od studiového mikrofonu na disk, nikdy nedigitalizovaný. Vinylové nahrávky vyrobené pomocí technologie DMM (Direct Metal Mastering) zněly obzvláště jasně. Poté byla propojovací instalace veškerého domácího audia převedena na „vitushku“. Pak si zlepšení zvuku začali všímat zcela náhodní lidé, lhostejní k hudbě a předem neupozornění.

Jak vyrobit propojovací vodiče z kroucené dvoulinky, viz dále. video.

Video: propojovací vodiče kroucené dvoulinky pro kutily

Ohebná „vitha“ bohužel brzy zmizela z prodeje – špatně držela v krimpovaných konektorech. Pro informaci čtenářů však ohebný „vojenský“ drát MGTF a MGTFE (stíněný) je vyroben pouze z bezkyslíkaté mědi. Falešné je nemožné, protože Na obyčejné mědi se pásková fluoroplastová izolace šíří poměrně rychle. MGTF je nyní široce dostupný a stojí mnohem méně než značkové audio kabely se zárukou. Má to jednu nevýhodu: nelze to udělat barevně, ale to lze opravit pomocí značek. Existují také bezkyslíkové vodiče vinutí, viz níže.

Teoretická mezihra

Jak vidíme, již v raných fázích osvojování audio techniky jsme se museli vypořádat s konceptem Hi-Fi (High Fidelity), vysoce věrné reprodukce zvuku. Hi-Fi se dodává v různých úrovních, které jsou seřazeny podle následujícího. hlavní parametry:

1. Reprodukovatelné frekvenční pásmo.
2. Dynamický rozsah - poměr v decibelech (dB) maximálního (špičkového) výstupního výkonu k hladině hluku.
3. Hladina vlastního hluku v dB.
4. Faktor nelineárního zkreslení (THD) při jmenovitém (dlouhodobém) výstupním výkonu. Předpokládá se, že SOI při špičkovém výkonu je 1 % nebo 2 % v závislosti na technice měření.
5. Nerovnoměrnost amplitudově-frekvenční odezvy (AFC) v reprodukovatelném frekvenčním pásmu. Pro reproduktory - samostatně na nízké (LF, 20-300 Hz), střední (MF, 300-5000 Hz) a vysoké (HF, 5000-20 000 Hz) zvukové frekvence.

Poznámka: poměr absolutních hladin libovolných hodnot I v (dB) je definován jako P(dB) = 20log(I1/I2). Pokud I1

Při navrhování a stavbě reproduktorů musíte znát všechny jemnosti a nuance Hi-Fi, a pokud jde o domácí Hi-Fi UMZCH pro domácnost, než přejdete k nim, musíte jasně porozumět požadavkům na jejich výkon. ozvučení dané místnosti, dynamický rozsah (dynamika), hladina hluku a SOI. Dosáhnout frekvenčního pásma 20-20 000 Hz z UMZCH s roll offem na okrajích 3 dB a nerovnoměrnou frekvenční charakteristikou ve středním pásmu 2 dB na moderní elementové bázi není příliš obtížné.

Hlasitost

Výkon UMZCH není samoúčelný, musí poskytovat optimální hlasitost reprodukce zvuku v dané místnosti. Lze ji určit pomocí křivek stejné hlasitosti, viz obr. V obytných oblastech nejsou žádné přirozené zvuky tišší než 20 dB; 20 dB je divočina v naprostém klidu. Úroveň hlasitosti 20 dB vzhledem k prahu slyšitelnosti je prahem srozumitelnosti – šepot je stále slyšet, ale hudba je vnímána pouze jako fakt jeho přítomnosti. Zkušený hudebník pozná, na jaký nástroj se hraje, ale ne na jaký přesně.

40 dB - normální hluk dobře izolovaného městského bytu v klidné oblasti nebo venkovského domu - představuje práh srozumitelnosti. Hudbu od prahu srozumitelnosti po práh srozumitelnosti lze poslouchat s hlubokou korekcí frekvenční odezvy primárně v basech. K tomu se do moderních UMZCH zavádí funkce MUTE (mute, mutation, not mutation!), včetně, resp. korekčních obvodů v UMZCH.

90 dB je úroveň hlasitosti symfonického orchestru ve velmi dobré koncertní síni. 110 dB dokáže produkovat rozšířený orchestr v sále s unikátní akustikou, kterých na světě není více než 10, to je práh vnímání: hlasitější zvuky jsou stále vnímány jako významově rozlišitelné s úsilím vůle, ale už otravný hluk. Zóna hlasitosti v obytných prostorách 20-110 dB představuje zónu úplné slyšitelnosti a 40-90 dB je zóna nejlepší slyšitelnosti, ve které netrénovaní a nezkušení posluchači plně vnímají význam zvuku. Pokud v něm samozřejmě je.

Napájení

Vypočítat výkon zařízení při dané hlasitosti v oblasti poslechu je možná hlavním a nejtěžším úkolem elektroakustiky. Pro sebe je v podmínkách lepší přejít od akustických systémů (AS): vypočítat jejich výkon pomocí zjednodušené metody a vzít nominální (dlouhodobý) výkon UMZCH rovný špičkovému (hudebnímu) reproduktoru. V tomto případě UMZCH znatelně nepřidá své zkreslení ke zkreslení reproduktorů, které jsou již hlavním zdrojem nelinearity ve zvukové cestě. Ale UMZCH by neměl být příliš silný: v tomto případě může být úroveň vlastního hluku vyšší než práh slyšitelnosti, protože Vypočítává se na základě úrovně napětí výstupního signálu při maximálním výkonu. Pokud to uvážíme velmi zjednodušeně, pak pro místnost v běžném bytě nebo domě a reproduktory s normální charakteristickou citlivostí (zvukový výstup) můžeme stopu vzít. Optimální hodnoty výkonu UMZCH:

• Až 8 čtverečních. m – 15-20 W.
• 8-12 m2 m – 20-30 W.
• 12-26 m2 m – 30-50 W.
• 26-50 m2 m – 50-60 W.
• 50-70 m2 m – 60-100 W.
• 70-100 m2 m – 100-150 W.
• 100-120 m2 m – 150-200 W.
• Více než 120 m2. m – stanoveno výpočtem na základě akustického měření na místě.

Dynamika

Dynamický rozsah UMZCH je určen křivkami stejné hlasitosti a prahových hodnot pro různé stupně vnímání:

1. Symfonická hudba a jazz se symfonickým doprovodem - 90 dB (110 dB - 20 dB) ideální, 70 dB (90 dB - 20 dB) přijatelné. Žádný odborník nerozezná zvuk s dynamikou 80-85 dB v městském bytě od ideálu.
2. Další vážné hudební žánry – 75 dB výborných, 80 dB „přes střechu“.
3. Pop music jakéhokoli druhu a filmové soundtracky - 66 dB stačí pro oči, protože... Tyto opusy jsou již při nahrávání komprimovány na úrovně až 66 dB a dokonce až 40 dB, takže je můžete poslouchat na čemkoli.

Dynamický rozsah UMZCH, správně zvolený pro danou místnost, je považován za rovný jeho vlastní hladině hluku, brané se znaménkem +, jedná se o tzv. odstup signálu od šumu.

SOI

Nelineární zkreslení (ND) UMZCH jsou složky spektra výstupního signálu, které nebyly přítomny ve vstupním signálu. Teoreticky je nejlepší „zatlačit“ NI pod úroveň jeho vlastního hluku, ale technicky je to velmi obtížně realizovatelné. V praxi berou v úvahu tzv. maskovací efekt: při úrovních hlasitosti pod cca. Při 30 dB se rozsah frekvencí vnímaných lidským uchem zužuje, stejně jako schopnost rozlišovat zvuky podle frekvence. Hudebníci slyší noty, ale je obtížné posoudit zabarvení zvuku. U lidí, kteří neslyší hudbu, je maskovací efekt pozorován již při 45-40 dB hlasitosti. Proto bude UMZCH s THD 0,1 % (–60 dB z úrovně hlasitosti 110 dB) průměrným posluchačem hodnocen jako Hi-Fi a s THD 0,01 % (–80 dB) nelze považovat za zkreslení zvuku.

Lampy

Poslední tvrzení pravděpodobně vyvolá odmítnutí, ba dokonce zuřivost mezi přívrženci elektronkových obvodů: říkají, že skutečný zvuk produkují pouze elektronky, a to nejen některé, ale určité typy osmičkových. Uklidněte se, pánové – zvláštní lampový zvuk není výmysl. Důvodem jsou zásadně odlišná spektra zkreslení elektronek a tranzistorů. Což je zase dáno tím, že v lampě se proud elektronů pohybuje ve vakuu a kvantové efekty se v něm neprojevují. Tranzistor je kvantové zařízení, kde se v krystalu pohybují menšinové nosiče náboje (elektrony a díry), což je bez kvantových efektů zcela nemožné. Spektrum elektronkových zkreslení je proto krátké a čisté: jsou v něm dobře patrné pouze harmonické do 3. - 4. a kombinačních složek je velmi málo (součty a rozdíly frekvencí vstupního signálu a jejich harmonické). Proto se v dobách vakuových obvodů SOI nazývalo harmonické zkreslení (CHD). U tranzistorů lze spektrum zkreslení (pokud jsou měřitelné, rezervace je náhodné, viz dále) vysledovat až k 15. a vyšším složkám a kombinačních frekvencí je v něm více než dost.

Na počátku polovodičové elektroniky pro ně konstruktéři tranzistorových UMZCH používali obvyklé „elektronkové“ SOI 1-2%; Zvuk s lampovým spektrem zkreslení této velikosti je běžným posluchačem vnímán jako čistý. Mimochodem, samotný koncept Hi-Fi ještě neexistoval. Ukázalo se, že znějí nudně a nudně. V procesu vývoje tranzistorové technologie bylo vyvinuto pochopení toho, co je Hi-Fi a co je pro něj potřeba.

V současné době jsou rostoucí bolesti tranzistorové technologie úspěšně překonány a boční frekvence na výstupu dobrého UMZCH jsou obtížně detekovatelné pomocí speciálních metod měření. A obvody lamp lze považovat za umění. Jeho základem může být cokoliv, proč tam nemůže jít elektronika? Zde by se hodila analogie s fotografií. Nikdo nemůže popřít, že moderní digitální zrcadlovka vytváří obraz nezměrně jasnější, detailnější a hlubší v rozsahu jasu a barev než překližková krabice s harmonikou. Ale někdo s tím nejskvělejším Nikonem „cvaká obrázky“ jako „to je můj tlustý kocour, opil se jako parchant a spí s nataženými tlapami“ a někdo pomocí Smena-8M používá Svemovův černobílý film k vyfotit snímek, před kterým je dav lidí na prestižní výstavě.

Poznámka: a zase se uklidni - není všechno tak špatné. Nízkopříkonovým výbojkám UMZCH dnes zbývá minimálně jedno a neméně důležité uplatnění, pro které jsou technicky nezbytné.

Experimentální stojan

Mnoho milovníků zvuku, kteří se sotva naučili pájet, okamžitě „jdou do trubek“. To si v žádném případě nezaslouží kritiku, naopak. Zájem o původ je vždy oprávněný a užitečný a elektronika se jí stala u elektronek. První počítače byly elektronkové a palubní elektronické vybavení první kosmické lodi bylo také elektronkové: tehdy už existovaly tranzistory, které však nemohly odolat mimozemskému záření. Mimochodem, v té době vznikaly pod nejpřísnějším utajením také mikroobvody lamp! Na mikrolampách se studenou katodou. Jediná známá zmínka o nich v otevřených zdrojích je ve vzácné knize Mitrofanova a Pickersgila „Moderní přijímací a zesilovací elektronky“.

Ale dost textů, pojďme k věci. Pro ty, kteří si rádi hrají s lampami na Obr. – schéma stolní lampy UMZCH, určené speciálně pro experimenty: SA1 spíná provozní režim výstupní lampy a SA2 spíná napájecí napětí. Obvod je v Ruské federaci dobře známý, drobná úprava ovlivnila pouze výstupní transformátor: nyní můžete nejen „řídit“ nativní 6P7S v různých režimech, ale také vybrat faktor spínání mřížky obrazovky pro ostatní lampy v ultralineárním režimu ; u velké většiny výstupních pentod a paprskových tetrod je to buď 0,22-0,25 nebo 0,42-0,45. Výrobu výstupního transformátoru viz níže.

Kytaristé a rockeři

To je přesně ten případ, kdy se bez lampy neobejdete. Jak víte, z elektrické kytary se stal plnohodnotný sólový nástroj poté, co předzesílený signál ze snímače začal procházet speciálním nástavcem - fuserem - který záměrně zkresloval její spektrum. Bez toho byl zvuk struny příliš ostrý a krátký, protože elektromagnetický snímač reaguje pouze na režimy svých mechanických vibrací v rovině ozvučné desky nástroje.

Brzy se objevila nepříjemná okolnost: zvuk elektrické kytary s fixačním zařízením nabývá plné síly a jasu až při vysokých hlasitostech. To platí zejména pro kytary se snímačem typu humbucker, který dává nejvíce „naštvaný“ zvuk. Ale co začátečník, který je nucen zkoušet doma? Nemůžete jít hrát do sálu, aniž byste přesně věděli, jak tam bude nástroj znít. A skalní fanoušci prostě chtějí poslouchat své oblíbené věci v plné šťávě a rockeři jsou vesměs slušní a nekonfliktní lidé. Alespoň ti, které zajímá rocková hudba, a ne šokující okolí.

Ukázalo se tedy, že fatální zvuk se objevuje na úrovních hlasitosti přijatelných pro obytné prostory, pokud je UMZCH trubkový. Důvodem je specifická interakce spektra signálu z fixační jednotky s čistým a krátkým spektrem harmonických elektronek. Zde se opět hodí analogie: černobílá fotografie může být mnohem výraznější než barevná, protože ponechává pouze obrys a světlo pro prohlížení.

Ten, kdo potřebuje elektronkový zesilovač ne na experimenty, ale z technické nutnosti nemá čas na dlouhé zvládnutí spletitosti elektronkové elektroniky, je zapálený pro něco jiného. V tomto případě je lepší udělat UMZCH bez transformátoru. Přesněji s jednokoncovým přizpůsobovacím výstupním transformátorem, který pracuje bez konstantní magnetizace. Tento přístup výrazně zjednodušuje a urychluje výrobu nejsložitější a nejkritičtější součásti lampy UMZCH.

„Beztransformátorový“ lampový koncový stupeň UMZCH a předzesilovače k ​​němu

Vpravo na Obr. je uvedeno schéma beztransformátorového koncového stupně elektronky UMZCH a vlevo jsou k němu možnosti předzesilovače. Nahoře - s ovládáním tónu podle klasického schématu Baxandal, které poskytuje poměrně hluboké nastavení, ale do signálu vnáší mírné fázové zkreslení, které může být významné při provozu UMZCH na 2-pásmovém reproduktoru. Níže je předzesilovač s jednodušším ovládáním tónu, který nezkresluje signál.

Ale vraťme se na konec. V řadě zahraničních zdrojů je toto schéma považováno za zjevení, ale identické, s výjimkou kapacity elektrolytických kondenzátorů, se nachází v sovětské „Radio Amateur Handbook“ z roku 1966. Tlustá kniha o 1060 stranách. Tehdy neexistovaly žádné internetové a diskové databáze.

Na stejném místě, vpravo na obrázku, jsou stručně, ale jasně popsány nevýhody tohoto schématu. Na stezce je uveden vylepšený, ze stejného zdroje. rýže. napravo. V něm je stínící mřížka L2 napájena ze středu anodového usměrňovače (anodové vinutí výkonového transformátoru je symetrické) a stínící mřížka L1 je napájena přes zátěž. Pokud místo vysokoimpedančních reproduktorů zapnete odpovídající transformátor s běžnými reproduktory, jako v předchozím. obvod, výstupní výkon je cca. 12 W, protože aktivní odpor primárního vinutí transformátoru je mnohem menší než 800 ohmů. SOI tohoto koncového stupně s výkonem transformátoru - cca. 0,5 %

Jak vyrobit transformátor?

Hlavními nepřáteli kvality výkonného signálového nízkofrekvenčního (zvukového) transformátoru jsou magnetické svodové pole, jehož siločáry jsou uzavřené, obcházejí magnetický obvod (jádro), vířivé proudy v magnetickém obvodu (Foucaultovy proudy) a v menší míře magnetostrikce v jádře. Kvůli tomuto jevu nedbale sestavený transformátor „zpívá“, hučí nebo pípá. Proti Foucaultovým proudům se bojuje snížením tloušťky desek magnetického obvodu a jejich dodatečnou izolací lakem během montáže. Pro výstupní transformátory je optimální tloušťka plechu 0,15 mm, maximální přípustná je 0,25 mm. Pro výstupní transformátor byste neměli brát tenčí desky: faktor plnění jádra (střední tyč magnetického obvodu) ocelí klesne, průřez magnetického obvodu bude muset být zvětšen, aby se získal daný výkon, což v něm jen zvýší zkreslení a ztráty.

V jádru audio transformátoru pracujícího s konstantním předpětím (například anodový proud koncového stupně s jedním koncem) musí být malá (určená výpočtem) nemagnetická mezera. Přítomnost nemagnetické mezery na jedné straně snižuje zkreslení signálu konstantní magnetizací; na druhé straně v běžném magnetickém obvodu zvyšuje rozptylové pole a vyžaduje jádro s větším průřezem. Proto musí být nemagnetická mezera vypočtena v optimu a provedena co nejpřesněji.

Pro transformátory pracující s magnetizací je optimální typ jádra vyroben z Shp (řezaných) desek, pos. 1 na Obr. V nich se při řezání jádra vytvoří nemagnetická mezera a je proto stabilní; jeho hodnota je uvedena v pasu pro desky nebo měřena sadou sond. Bludné pole je minimální, protože boční větve, kterými je magnetický tok uzavřen, jsou plné. Transformátorová jádra bez předpětí jsou často sestavena z desek Shp, protože Desky Shp jsou vyrobeny z vysoce kvalitní transformátorové oceli. V tomto případě je jádro sestaveno napříč střechou (desky jsou položeny řezem v jednom nebo druhém směru) a jeho průřez je zvětšen o 10% oproti vypočtenému.

Je lepší navíjet transformátory bez magnetizace na jádra USH (snížená výška s rozšířenými okny), poz. 2. V nich se snížení rozptylového pole dosáhne zmenšením délky magnetické dráhy. Protože desky USh jsou dostupnější než desky Shp, jsou z nich často vyrobena jádra transformátorů s magnetizací. Poté se provede sestavení jádra nařezané na kusy: sestaví se balíček W-desek, umístí se pás nevodivého nemagnetického materiálu o tloušťce rovné velikosti nemagnetické mezery, zakryje se třmenem z balíčku propojek a staženy k sobě sponou.

Poznámka:„zvukové“ signálové magnetické obvody typu ShLM jsou pro výstupní transformátory kvalitních elektronkových zesilovačů málo použitelné, mají velké rozptylové pole.

Na pos. 3 ukazuje schéma rozměrů jádra pro výpočet transformátoru, na pos. 4 provedení navíjecího rámu a na pos. 5 – vzory jeho částí. Pokud jde o transformátor pro „beztransformátorový“ koncový stupeň, je lepší jej vyrobit na ShLMm přes střechu, protože zkreslení je zanedbatelné (proud zkreslení se rovná proudu mřížky obrazovky). Hlavním úkolem zde je vytvořit vinutí co nejkompaktnější, aby se snížilo rozptylové pole; jejich aktivní odpor bude stále mnohem menší než 800 ohmů. Čím více volného místa v oknech zůstalo, tím lépe dopadl transformátor. Proto jsou vinutí navíjena otočením k otočení (pokud není navíjecí stroj, je to hrozný úkol) z co nejtenčího drátu, koeficient pokládky anodového vinutí pro mechanický výpočet transformátoru se bere 0,6. Drát vinutí je PETV nebo PEMM, mají jádro bez kyslíku. Není potřeba brát PETV-2 nebo PEMM-2 kvůli dvojitému lakování, mají zvětšený vnější průměr a větší rozptylové pole. Primární vinutí se navine jako první, protože je to jeho rozptylové pole, které nejvíce ovlivňuje zvuk.

Pro tento transformátor musíte hledat železo s otvory v rozích desek a upínacími konzolami (viz obrázek vpravo), protože „pro úplné štěstí“ je magnetický obvod sestaven následovně. pořadí (samozřejmě vinutí s přívody a vnější izolací by již mělo být na rámu):

1. Připravte akrylový lak zředěný na polovinu nebo, staromódním způsobem, šelak;
2. Desky s propojkami se rychle na jedné straně nalakují lakem a co nejrychleji se umístí do rámu, aniž by se příliš tlačily. První deska se pokládá lakovanou stranou dovnitř, další nelakovanou stranou k první lakované atd.;
3. Když je okno rámu vyplněno, jsou použity sponky a pevně přišroubovány;
4. Po 1-3 minutách, kdy zjevně ustane vymačkávání laku z mezer, opět přidávejte destičky, dokud se okno nenaplní;
5. Opakujte odstavce. 2-4, dokud není okno pevně zabalené ocelí;
6. Jádro se opět pevně stáhne a vysuší na baterii atd. 3-5 dní.

Jádro sestavené touto technologií má velmi dobrou deskovou izolaci a ocelovou výplň. Magnetostrikční ztráty nejsou vůbec detekovány. Ale mějte na paměti, že tato technika není použitelná pro permalloy jádra, protože Při silných mechanických vlivech se magnetické vlastnosti permalloy nenávratně zhorší!

Na mikroobvodech

UMZCH na integrovaných obvodech (IC) vyrábí nejčastěji ti, kteří se spokojí s kvalitou zvuku až po průměrné Hi-Fi, ale více je láká nízká cena, rychlost, snadná montáž a naprostá absence jakýchkoliv nastavovacích postupů, které vyžadují speciální znalosti. Jednoduše, zesilovač na mikroobvodech je nejlepší volbou pro figuríny. Klasikou žánru je zde UMZCH na TDA2004 IC, který je na sérii, dá-li Bůh, již asi 20 let, vlevo na Obr. Výkon – až 12 W na kanál, napájecí napětí – 3-18 V unipolární. Plocha radiátorů - od 200 m2. maximální výkon viz. Výhodou je schopnost pracovat s velmi nízkou odporovou, až 1,6 Ohmovou zátěží, která umožňuje vytěžit plný výkon při napájení z palubní sítě 12 V a 7-8 W při napájení 6- voltové napájení například na motocyklu. Výstup TDA2004 ve třídě B však není komplementární (na tranzistorech stejné vodivosti), takže zvuk rozhodně není Hi-Fi: THD 1 %, dynamika 45 dB.

Modernější TDA7261 neprodukuje lepší zvuk, ale je výkonnější, až 25 W, protože Horní mez napájecího napětí byla zvýšena na 25 V. Spodní mez 4,5 V stále umožňuje napájení z palubní sítě 6 V, tzn. TDA7261 lze spustit téměř ze všech palubních sítí, kromě letadla 27 V. Pomocí připojených komponent (páskování, vpravo na obrázku) může TDA7261 pracovat v mutačním režimu a se St-By (Stand By ), která přepne UMZCH do režimu minimální spotřeby, když po určitou dobu není žádný vstupní signál. Pohodlí stojí peníze, takže pro stereo budete potřebovat pár TDA7261 s radiátory od 250 sq. viz pro každého.

Poznámka: Pokud vás nějak lákají zesilovače s funkcí St-By, mějte na paměti, že od nich nečekejte reproduktory širší než 66 dB.

„Super ekonomický“ z hlediska napájení TDA7482, na obrázku vlevo, pracující v tzv. třídy D. Takovým UMZCH se někdy říká digitální zesilovače, což je nesprávné. Pro skutečnou digitalizaci se vzorky úrovně odebírají z analogového signálu s kvantizační frekvencí, která není menší než dvojnásobek nejvyšší reprodukované frekvence, hodnota každého vzorku je zaznamenána v kódu odolném proti šumu a uložena pro další použití. UMZCH třída D – pulzní. V nich je analog přímo převeden na sekvenci vysokofrekvenčních pulzně šířkově modulovaných (PWM), která je přiváděna do reproduktoru přes nízkopásmový filtr (LPF).

Zvuk třídy D nemá s Hi-Fi nic společného: SOI 2 % a dynamika 55 dB pro třídu D UMZCH jsou považovány za velmi dobré ukazatele. A je třeba říci, že TDA7482 není optimální volbou: jiné společnosti specializující se na třídu D vyrábějí integrované obvody UMZCH, které jsou levnější a vyžadují méně kabeláže, například D-UMZCH řady Paxx, vpravo na obr.

Mezi TDA je třeba poznamenat 4-kanálový TDA7385, viz obrázek, na který se dá sestavit dobrý zesilovač pro reproduktory až střední Hi-Fi včetně, s frekvenčním rozdělením na 2 pásma nebo pro systém se subwooferem. V obou případech se na vstupu provádí nízkofrekvenční a středofrekvenční filtrace na slabém signálu, což zjednodušuje konstrukci filtrů a umožňuje hlubší oddělení pásem. A pokud je akustika subwoofer, pak 2 kanály TDA7385 mohou být přiděleny pro sub-ULF můstkový obvod (viz níže) a zbývající 2 mohou být použity pro MF-HF.

UMZCH pro subwoofer

Subwoofer, který lze přeložit jako „subwoofer“ nebo doslova „boomer“, reprodukuje frekvence až do 150-200 Hz v tomto rozsahu, lidské uši prakticky nejsou schopny určit směr zdroje zvuku. U reproduktorů se subwooferem je „sub-basový“ reproduktor umístěn v samostatném akustickém provedení, jedná se o subwoofer jako takový. Subwoofer je umístěn v zásadě co nejpohodlněji a stereo efekt zajišťují samostatné MF-HF kanály s vlastními reproduktory malých rozměrů, na jejichž akustické provedení nejsou kladeny žádné zvlášť vážné požadavky. Odborníci se shodují, že je lepší poslouchat stereo s plným oddělením kanálů, ale subwooferové systémy výrazně šetří peníze nebo práci na cestě basů a usnadňují umístění akustiky v malých místnostech, proto jsou oblíbené mezi spotřebiteli s normálním sluchem a nijak zvlášť náročné.

„Únik“ středních frekvencí do subwooferu az něj do vzduchu velmi kazí stereo, ale pokud ostře „odříznete“ subbasy, což je mimochodem velmi obtížné a drahé, pak dojde k velmi nepříjemnému efektu přeskakování zvuku. Proto jsou kanály v systémech subwooferu filtrovány dvakrát. Elektrické filtry na vstupu zvýrazňují střední a vysoké frekvence s basovými „ocasy“, které nepřetěžují dráhu středních a vysokých frekvencí, ale poskytují plynulý přechod k subbasům. Basy se středobasovými „ocasy“ jsou kombinovány a přiváděny do samostatného UMZCH pro subwoofer. Středové pásmo je navíc filtrováno, aby se stereo nezhoršovalo v subwooferu je již akustické: v přepážce mezi rezonátorovými komorami subwooferu je umístěn např. subbasový reproduktor, který střed nepropustí ven; , viz vpravo na Obr.

UMZCH pro subwoofer podléhá řadě specifických požadavků, z nichž „figuríny“ považují za nejdůležitější co nejvyšší výkon. To je úplně špatně, pokud řekněme výpočet akustiky pro místnost udával špičkový výkon W pro jeden reproduktor, tak výkon subwooferu potřebuje 0,8 (2W) nebo 1,6W. Pokud jsou například reproduktory S-30 vhodné do místnosti, pak subwoofer potřebuje 1,6x30 = 48 W.

Mnohem důležitější je zajistit absenci fázových a přechodných zkreslení: pokud k nim dojde, určitě dojde ke skoku ve zvuku. Pokud jde o SOI, je přípustné do 1 %. Vlastní zkreslení basů této úrovně není slyšitelné (viz křivky stejné hlasitosti) a ze subwooferu nevycházejí „konce“ jejich spektra v nejlépe slyšitelné oblasti středního pásma. .

Aby nedocházelo k fázovým a přechodovým zkreslením, je zesilovač pro subwoofer stavěn podle tkzv. můstkový obvod: výstupy 2 stejných UMZCH se zapínají zády k sobě přes reproduktor; signály na vstupy jsou přiváděny v protifázi. Absence fázových a přechodových zkreslení v můstkovém obvodu je způsobena úplnou elektrickou symetrií výstupních signálových cest. Identita zesilovačů tvořících ramena můstku je zajištěna použitím párových UMZCH na IC, vyrobených na stejném čipu; To je možná jediný případ, kdy je zesilovač na mikroobvodech lepší než diskrétní.

Poznámka: Výkon můstku UMZCH se nezdvojnásobuje, jak si někteří lidé myslí, je určen napájecím napětím.

Příklad můstkového obvodu UMZCH pro subwoofer v místnosti do 20 m2. m (bez vstupních filtrů) na IC TDA2030 je uveden na Obr. vlevo, odjet. Další filtrování středního pásma je prováděno obvody R5C3 a R'5C'3. Radiátorová plocha TDA2030 – od 400 m2. viz Přemostěné UMZCH s otevřeným výstupem mají nepříjemnou vlastnost: při nesymetrickém můstku se v zatěžovacím proudu objevuje konstantní složka, která může poškodit reproduktor a často selžou obvody ochrany subbasů, kdy se reproduktor vypne, když není. potřeboval. Proto je lepší chránit drahou dubovou basovou hlavu nepolárními bateriemi elektrolytických kondenzátorů (barevně zvýrazněných a schéma jedné baterie je uvedeno v příloze.

Něco málo o akustice

Akustický design subwooferu je zvláštní téma, ale protože je zde uveden nákres, je také zapotřebí vysvětlení. Materiál pouzdra – MDF 24 mm. Trubky rezonátoru jsou vyrobeny z poměrně odolného, ​​nezvonícího plastu, například polyetylenu. Vnitřní průměr trubek je 60 mm, výstupky dovnitř jsou 113 mm ve velké komoře a 61 mm v malé komoře. U konkrétní reproduktorové hlavy bude nutné subwoofer překonfigurovat na co nejlepší basy a zároveň co nejmenší dopad na stereo efekt. K naladění píšťal si vezmou píšťalu, která je zjevně delší a jejím zatlačením dovnitř a ven dosáhnou požadovaného zvuku. Výstupky trubek směrem ven neovlivňují zvuk, jsou pak odříznuty. Nastavení potrubí jsou na sobě závislá, takže si budete muset pohrát.

Sluchátkový zesilovač

Sluchátkový zesilovač se nejčastěji vyrábí ručně ze dvou důvodů. První je pro poslech „na cestách“, tzn. mimo domov, když výkon zvukového výstupu přehrávače nebo smartphonu nestačí k ovládání „tlačítek“ nebo „lopuchu“. Druhý je pro špičková domácí sluchátka. Hi-Fi UMZCH do běžného obýváku je potřeba s dynamikou do 70-75 dB, dynamický rozsah těch nejlepších moderních stereo sluchátek však přesahuje 100 dB. Zesilovač s takovou dynamikou stojí více než některá auta a jeho výkon bude od 200 W na kanál, což je pro běžný byt příliš: poslech při výkonu mnohem nižším než jmenovitý výkon kazí zvuk, viz výše. Proto má smysl vyrobit nízkopříkonový, ale s dobrou dynamikou samostatný zesilovač speciálně pro sluchátka: ceny za domácí UMZCH s takovou přídavnou hmotností jsou zjevně absurdně nadsazené.

Obvod nejjednoduššího sluchátkového zesilovače pomocí tranzistorů je uveden v poz. 1 obrázek Zvuk je pouze pro čínská „tlačítka“, funguje ve třídě B. Ani z hlediska účinnosti se neliší - 13mm lithiové baterie vydrží 3-4 hodiny při plné hlasitosti. Na pos. 2 – Klasika TDA pro sluchátka na cesty. Zvuk je ale vcelku slušný, až průměrné Hi-Fi v závislosti na parametrech digitalizace stopy. Na svazku TDA7050 existuje nespočet amatérských vylepšení, ale nikdo ještě nedosáhl přechodu zvuku na další úroveň třídy: samotný „mikrofon“ to neumožňuje. TDA7057 (položka 3) je prostě funkčnější, ovládání hlasitosti můžete připojit k běžnému, nikoli duálnímu potenciometru.

UMZCH pro sluchátka na TDA7350 (položka 4) je navržen tak, aby zajistil dobrou individuální akustiku. Právě na tomto IC jsou sestaveny sluchátkové zesilovače ve většině domácích UMZCH střední a vyšší třídy. UMZCH pro sluchátka na KA2206B (položka 5) je již považován za profesionální: jeho maximální výkon 2,3 W stačí k pohonu tak vážných izodynamických „hrnků“, jako jsou TDS-7 a TDS-15.

V poslední době stále častěji mnoho společností a radioamatérů používá ve svých návrzích výkonné tranzistory s efektem pole s indukovaným kanálem a izolovaným hradlem. Stále však není snadné zakoupit komplementární páry tranzistorů s efektem pole o dostatečném výkonu, takže radioamatéři hledají obvody UMZCH, které používají výkonné tranzistory s kanály stejné vodivosti. Časopis „Radio“ publikoval několik takových návrhů. Autor navrhuje jiný, ale strukturou mírně odlišnou od řady obvodů běžných v konstrukcích UMZCH.

Technické specifikace:

Jmenovitý výstupní výkon při zátěži 8 ohmů: 24 W

Jmenovitý výstupní výkon při zátěži 16 Ohmů: 18 W

Harmonické zkreslení při jmenovitém výkonu do 8 ohmové zátěže: 0,05 %

Harmonické zkreslení při jmenovitém výkonu do 16 ohmové zátěže: 0,03 %

Citlivost: 0,7V

Zisk: 26 dB

Poslední tři desetiletí klasický tranzistor UMZCH používá diferenciální stupeň. Je nutné porovnat vstupní signál s výstupním signálem vracejícím se přes obvod OOS a také stabilizovat „nulu“ na výstupu zesilovače (ve většině případů je napájení bipolární a zátěž je připojena přímo, bez izolační kondenzátor). Druhým je napěťový zesilovací stupeň - budič, který poskytuje plnou amplitudu napětí potřebného pro následný proudový zesilovač na bipolárních tranzistorech. Protože je tato kaskáda relativně nízkoproudá, sestává proudový zesilovač (napěťový sledovač) ze dvou nebo tří párů kompozitních komplementárních tranzistorů. Výsledkem je, že po diferenciálním stupni signál prochází dalšími třemi, čtyřmi nebo dokonce pěti zesilovacími stupni s odpovídajícím zkreslením v každém z nich a zpožděním. To je jeden z důvodů výskytu dynamických zkreslení.

V případě použití výkonných tranzistorů s efektem pole není potřeba vícestupňové proudové zesilování. K rychlému dobití mezielektrodové kapacity hradlového kanálu tranzistoru s efektem pole je však také zapotřebí značný proud. Pro zesílení zvukových signálů je tento proud obvykle mnohem menší, ale ve spínacím režimu při vysokých zvukových frekvencích se ukazuje jako znatelný a činí desítky miliampérů.

Níže popsaný UMZCH implementuje koncept minimalizace počtu kaskád. Na vstupu zesilovače je kaskádová verze diferenciálního stupně na tranzistorech VT2, VT3 a VT4, VT5, pro kterou je zátěž přivedena na aktivní zdroj proudu s proudovým zrcadlem na tranzistorech VT6, VT7. Proudový generátor na VT1 nastavuje režim diferenčního stupně pro stejnosměrný proud. Použití sekvenčního zapojení tranzistorů do kaskády umožňuje použití tranzistorů s velmi vysokým součinitelem přenosu proudu báze, které se vyznačují malou maximální hodnotou napětí (obvykle UKEmax = 15 V).

Mezi záporným napájecím obvodem zesilovače (zdroj VT14) a bázemi tranzistorů VT4 a VT5 jsou zapojeny dvě zenerovy diody, jejichž roli hrají obráceně zapojené přechody báze-emitor tranzistorů VT8, VT9. Součet jejich stabilizačních napětí je o něco menší než maximální přípustné napětí hradlo-zdroj VT14, a to zajišťuje ochranu výkonného tranzistoru.

V koncovém stupni je kolektor tranzistoru s efektem pole VT14 připojen k zátěži přes spínací diodu VD5. Půlcykly signálu záporné polarity jsou přiváděny přes diodu do zátěže; půlcykly kladné polarity jí neprocházejí, ale jsou přiváděny přes tranzistor VT11 pro ovládání brány tranzistoru VT13 s efektem pole, který se otevírá pouze během těchto půlcyklů.

Obdobné obvody koncového stupně se spínací diodou jsou známy v obvodovém návrhu bipolárních tranzistorových zesilovačů jako stupeň s dynamickou zátěží. Tyto zesilovače pracovaly v režimu třídy B, tzn. bez klidového proudu. V popsaném zesilovači s tranzistory s efektem pole je také tranzistor VT11, který plní několik funkcí najednou: přes něj je přijímán signál pro ovládání brány VT13 a vytváří se lokální zpětná vazba na klidový proud, která jej stabilizuje. Tepelný kontakt tranzistorů VT11 a VT13 navíc stabilizuje teplotní režim celého koncového stupně. Výsledkem je, že tranzistory koncového stupně pracují v režimu třídy AB, tzn. s úrovní nelineárního zkreslení odpovídající většině verzí push-pull stupňů. Napětí úměrné klidovému proudu je odstraněno z rezistoru R14 a diody VD5 a přivedeno do základny VT11. Tranzistor VT10 obsahuje aktivní zdroj stabilního proudu, který je nezbytný pro činnost koncového stupně. Je to dynamická zátěž pro VT14, když je aktivní během odpovídajících půlcyklů signálu. Kompozitní zenerova dioda tvořená VD6 a VD7 omezuje napětí hradla VT13 a chrání tranzistor před poruchou.

Takový dvoukanálový UMZCH byl namontován do krytu přijímače ROTEL RX-820, aby nahradil existující UMZCH. Deskový chladič je vyztužený kovovými ocelovými vzpěrami pro zvětšení účinné plochy na 500 cm 2 . V napájecím zdroji byly vyměněny oxidové kondenzátory za nové o celkové kapacitě 12000 μF pro napětí 35 V. Dále byly použity diferenciální stupně s aktivními zdroji proudu (VT1-VT3) z předchozího UMZCH. Pájecí pole obsahují kaskádová pokračování diferenciálního stupně s proudovými zrcadly pro každý kanál (VT4-VT9, R5 a R6) a aktivní zdroje proudu pro koncové stupně (VT10 obou kanálů) na společné desce se společnými prvky R9, VD3 a VD4 . Tranzistory VT10 jsou zadními stranami přitlačeny ke kovovému šasi, aby nebylo nutné používat izolační podložky. Výstupní tranzistory s efektem pole jsou připevněny ke společnému chladiči o ploše minimálně 500 cm2 pomocí tepelně vodivých izolačních podložek se šrouby. Tranzistory VT11 každého kanálu jsou namontovány přímo na svorky tranzistorů VT13 tak, aby byl zajištěn spolehlivý tepelný kontakt. Zbývající části koncových stupňů jsou namontovány na svorkách výkonných tranzistorů a montážních stojanů. Kondenzátory C5 a C6 jsou umístěny v těsné blízkosti výstupních tranzistorů.

O použitých dílech. Tranzistory VT8 a VT9 lze nahradit zenerovými diodami pro napětí 7-8 V, provozuschopnými při nízkém proudu (1 mA), tranzistory VT1-VT5 lze nahradit libovolným z řady KT502 nebo KT3107A, KT3107B, KT3107I a je vhodné je volit blízko v bázích aktuálních přenosových koeficientů v párech, VT6 a VT7 lze nahradit KT342 nebo KT3102 s písmennými indexy A, B, místo VT11 může být jakýkoliv z řady KT503. Zenerovy diody D814A (VD6 a VD7) se nevyplatí nahrazovat jinými, protože dynamický zatěžovací proud je přibližně 20 mA a maximální proud zenerovými diodami D814A je 35 mA, takže jsou docela vhodné. Vinutí induktoru L1 je navinuto na rezistoru R16 a obsahuje 15-20 závitů drátu PEL 1,2.

Zřízení každého kanálu UMZCH začíná dočasně odpojeným odtokovým výstupem VT13 od napájecího obvodu. Změřte proud emitoru VT10 - měl by být přibližně 20 mA. Dále připojte sběrač tranzistoru VT13 ke zdroji energie přes ampérmetr pro měření klidového proudu. Neměl by výrazně překročit 120 mA, což svědčí o správné montáži a provozuschopnosti dílů. Klidový proud je regulován volbou rezistoru R10. Po zapnutí by měl být okamžitě nastaven na cca 120 mA po zahřátí po dobu 20-30 minut se sníží na 80-90 mA.

Případné samobuzení je eliminováno volbou kondenzátoru C8 s kapacitou až 5-10 pF. V autorově verzi došlo k samobuzení kvůli vadnému tranzistoru VT13 v jednom z kanálů. Pro jiná napájecí napětí by měla být plocha chladiče přepočítána na základě změn maximálního výkonu v jednom nebo druhém směru a zajistit, aby nebyly překročeny přípustné parametry pro použitá polovodičová zařízení.

"Rozhlas" č. 12, 2008