Mange er kjent med situasjonen når en enhet spiller av lyd, men ikke gjør det så høyt som vi ønsker. Hva å gjøre? Du kan kjøpe annet utstyr for lydgjengivelse, eller du kan kjøpe en lydfrekvenseffektforsterker (heretter UMZCH). Dessuten kan forsterkeren settes sammen for hånd.
For å gjøre dette trenger du bare grunnleggende kunnskap om elektronikk, som for eksempel evnen til å skille mellom emitter, base og kollektor i en bipolar transistor, drain, source, gate i felt, samt andre elementære aspekter.
Det følgende vil beskrive de viktigste parametrene til lydeffektforsterkere som bør forbedres for å oppnå større forsterkning, samt de enkleste kretsene til disse enhetene, satt sammen på ulike grunnleggende komponenter som vakuumrør, transistorer, operasjonsforsterkere og integrerte kretser
I tillegg vil artikkelen vurdere et UMZCH-opplegg av høy kvalitet. Dens sammensetning, parametere, samt designfunksjoner vil bli påvirket. UMZCH Sukhov-ordningen vil også bli vurdert.
UMZCH parameters
Forsterkerens viktigste parametereffekt - forsterkningsfaktor. Den representerer forholdet mellom utgangssignalet og inngangssignalet og er delt inn i tre separate parametere:
- Gjeldende gevinst. KI=Iout / Iin.
- Spenningsforsterkning. KU=Uout / Uin.
- Kraftøkning. KP=Pout / Pin.
I tilfellet UMZCH er det mer rimelig å vurdere effektforsterkningen, siden det er denne parameteren som krever forsterkning, selv om det er dumt å nekte for at effektverdien - både inngang og utgang - avhenger av strømmen og spenningsverdier.
Selvfølgelig har forsterkere andre parametere som forvrengningsfaktoren til det forsterkede signalet, men de er ikke så viktige sammenlignet med forsterkningen.
Ikke glem at det ikke finnes perfekte enheter. Det er ingen UMZCH med en stor gevinst, blottet for andre ulemper. Du må alltid ofre noen parametere for andres skyld.
UMZCH på elektrovakuumenheter
Elektrovakuumenheter er enheter som i sin design inneholder en kolbe der det enten er et vakuum eller en bestemt gass, samt minst to elektroder - en katode og en anode.
Inne i kolben kan det være tre, fem og til og med åtte ekstra elektroder. En lampe med to elektroder kalles en diode (ikke å forveksle med en halvlederdiode), med tre - en triode, med fem - en pentode.
Vacuum tube effektforsterkeresvært høyt ansett blant både vanlige musikkelskere og profesjonelle musikere, fordi rør gir den "reneste" forsterkningen.
Dette skyldes blant annet at elektroner som injiseres fra katoden ikke møter motstand på vei til anoden og når målet i uendret tilstand - de er ikke modulert i verken tetthet eller hastighet.
Rørforsterkere er den dyreste av alle som finnes på markedet. Dette skyldes det faktum at elektrovakuumenheter ikke lenger ble mye brukt i det forrige århundre, henholdsvis ble produksjonen deres i store mengder ulønnsom. Dette er et stykke produkt. Men slike UMZCH-er er definitivt verdt pengene sine: sammenlignet med populære analoger, selv på integrerte kretser, er forskjellen tydelig hørbar. Og ikke til fordel for sjetonger.
Det er selvfølgelig ikke nødvendig å sette sammen rørforsterkere på egenhånd, du kan kjøpe dem i spesialbutikker. Kostnaden for forsterkere på vakuumenheter starter fra ₽ 50 000. Du kan finne relativt billige brukte alternativer (selv opp til ₽ 10 000), men de kan være av dårlig kvalitet. Hvor mye koster gode rørforsterkere? Fra ₽100 000. Hvor mye koster veldig gode forsterkere? Fra flere hundre tusen rubler.
Det er mange UMZCH-kretser på lamper, denne delen vil vurdere et elementært eksempel.
Den enkleste forsterkeren kan settes sammen på en triode. Den tilhører klassen av ensyklus UMZCH-kretser. I en triode er den tredje elektroden et kontrollgitter som regulerer anodestrømmen. En vekselspenning er koblet til den, og ved å bruke størrelsen og polariteten til kildesignalet kan du entenreduser eller øk anodestrømmen.
Hvis du kobler et negativt høyt potensial til nettet, vil elektronene sette seg på det og strømmen i kretsen blir null. Hvis et positivt potensial påføres nettet, vil elektronene fra katoden til anoden passere uhindret.
Ved å justere anodestrømmen kan du endre triodens driftspunkt på strøm-spenningskarakteristikken. Dette lar deg justere mengden av forsterkning av strøm og spenning (til slutt - effekt) til denne elektrovakuumenheten.
For å sette sammen en enkel triodeforsterker, må du koble en variabel strømkilde til kontrollnettet, bruke null potensial til katoden, positiv til anoden. Ballastmotstand er vanligvis koblet til anoden. Lasten skal fjernes mellom ballasten og anoden.
For å forbedre kvaliteten på det forsterkede signalet kan du koble en filterkondensator i serie eller parallelt (avhengig av det spesifikke tilfellet) til lasten, koble en kondensator og en motstand koblet parallelt til katoden, og koble en enkel spenningsdeler av to motstander til kontrollnettet.
Teoretisk sett kan en effektforsterker settes sammen på en klystron i henhold til UMZCH-kretser på lamper. En klystron er en elektrovakuumenhet, lik design som en diode, men som har to ekstra terminaler som tjener til å legge inn og sende ut et signal. Forsterkning i denne enheten skjer på grunn av moduleringen av strømmen av elektroner som sendes ut av katoden mot kollektoren (analogt med anoden), først i hastighet og deretter i tetthet.
UMZCH på bipolare transistorer
Bipolar transistor - syntese av to dioder. Det er enten et p-n-p eller n-p-n element med følgende komponenter:
- emitter;
- base;
- samler.
Hastigheten og påliteligheten til transistorer er generelt høyere enn for vakuumenheter. Det er ingen hemmelighet at elektroniske datamaskiner til å begynne med fungerte nøyaktig på lamper, men så snart transistorer dukket opp, erstattet sistnevnte raskt sine antediluvian-konkurrenter og brukes med hell den dag i dag.
Deretter vil et eksempel på bruk av en n-p-n transistor i en effektforsterkerkrets bli vurdert. Det er viktig å merke seg at elektroner (n) er litt raskere enn henholdsvis hull (p), ytelsen til n-p-n og p-n-p transistorer er ikke forskjellig til fordel for sistnevnte.
En annen viktig nyanse er at bipolare transistorer har flere svitsjekretser:
- Felles sender (mest populær).
- Med felles base.
- Med en felles manifold.
Alle kretser har forskjellige forsterkningsparametere. Følgende UMZCH-krets har en felles senderforbindelse.
For å sette sammen en enkel forsterker basert på en n-p-n transistor, må du koble en vekselspenning til basen, et positivt potensial til kollektoren og et negativt potensial til emitteren. Og foran basen, og foran samleren, og foran emitteren, bør begrensende motstander installeres. Lasten fjernes mellom samleballasten og selve samleren.
Som i tilfellet med elektrovakuumtriodeforsterker, for å forbedre kvaliteten på forsterkning i denne kretsen, kan du:
- installer en spenningsdeler og en filterkondensator foran basen;
- installer en kondensator og motstand koblet parallelt med emitteren;
- slå på filterkondensatoren til belastningen for å eliminere støy og forstyrrelser.
Hvis to slike forsterkningstrinn er koblet i serie, kan forsterkningene deres multipliseres med hverandre. Dette kompliserer selvfølgelig utformingen av enheten betydelig, men det vil tillate å oppnå større forsterkning. Riktignok vil det ikke fungere å koble disse kaskadene på ubestemt tid: Jo flere enkeltforsterkere som er seriekoblet, jo større er sjansen for at de går i metning.
Hvis transistoren fungerer i metningsmodus, kan det ikke være snakk om noen forsterkende egenskaper. Du kan bekrefte dette ved å se på strøm-spenningskarakteristikken: operasjonspunktet til transistoren er i horisontal seksjon hvis den opererer i metningsmodus.
UMZCH FET
Deretter vil UMZCH-kretsen på MOS-transistorer (metall-oksid-halvleder - standardstrukturen til en felteffekttransistor) vises.
Strukturen til felteffekttransistorer har lite til felles med bipolare transistorer. Dessuten er deres operasjonsprinsipp ingenting som driftsprinsippet for bipolare analoger.
Felteffekttransistorer styres av et elektrisk felt (bipolar - av strøm). De trekker ingen strøm og er motstandsdyktige mot gammastråling, også k altradioaktiv stråling. Det sistnevnte faktum kommer neppe noen gang til nytte for musikere som ønsker å bygge en lydeffektforsterker, men i bransjen er denne egenskapen til felteffekttransistorer høyt verdsatt.
Deres største ulempe er at de ikke samhandler godt med statisk elektrisitet. En ladning av denne typen opprinnelse kan deaktivere transistorer av denne typen. Enhver uforsiktig fingerberøring av kontakten til elementet kan skade transistoren.
Disse funksjonene bør tas i betraktning når du setter sammen effektforsterkere på disse elektroniske komponentene.
Hvordan montere en UMZCH-krets på en felteffekttransistor med egne hender? Det er nok å følge ytterligere instruksjoner.
En enkel UMZCH-krets på en felteffekttransistor kan settes sammen ved å bruke en p-n-kryss felteffekttransistor med en n-type kanal. Designet er likt det som er beskrevet ved montering av en forsterker på en bipolar transistor, bare porten tok plassen til basen, kollektoren - avløpet, emitteren - kilden.
UMZCH på en operasjonsforsterker
En operasjonsforsterker (heretter OU) er en elektronisk komponent som har to innganger - inverterende (endrer signalet i fase med 180 grader) og ikke-inverterende (endrer ikke fasen på signalet) - samt en utgang og et par kontakter for strømforsyning. Den har en lav null offsetspenning og inngangsstrømmer. Denne enheten har en veldig høy forsterkning.
OU kan operere i to moduser:
- i forsterkermodus;
- i modusgenerator.
For at op-ampen skal fungere i forsterkermodus, er det nødvendig å koble en negativ tilbakemeldingskrets til den. Det er en motstand, som er koblet med en utgang til utgangen på op-ampen, og den andre - til den inverterende inngangen.
Hvis du kobler den samme kretsen til en ikke-inverterende inngang, vil du få en positiv tilbakemeldingskrets og op-ampen vil begynne å fungere som en signalgenerator.
Det er flere typer forsterkere satt sammen på op-ampen:
- Invertering - forsterker signalet og endrer fasen med 180 grader. For å få en inverterende forsterker på en op-amp, må du jorde den ikke-inverterende inngangen til op-ampen, og påføre et signal til den inverterende som må forsterkes. I dette tilfellet må vi ikke glemme den negative tilbakemeldingskretsen.
- Ikke-inverterende - forsterker signalet uten å endre fase. For å sette sammen en ikke-inverterende forsterker, må du koble en negativ tilbakemeldingskrets til op-ampen, jorde den inverterende inngangen og påføre et signal til den ikke-inverterende pinnen på op-ampen.
- Differensial - forsterker differensialsignaler (signaler som er forskjellige i fase, men som er like i amplitude og frekvens). For å få en differensialforsterker, må du koble begrensende motstander til inngangene til op-ampen, ikke glem den negative tilbakemeldingskretsen og påfør to signaler til inngangskontaktene: et positivt polaritetssignal må påføres en ikke-inverterende inngang, et negativt signal til et inverterende.
- Measuring - en modifisert versjon av differensialforsterkeren. En instrumenteringsforsterker utfører bare samme funksjon som en differensialforsterkerhar muligheten til å justere forsterkningen ved hjelp av et potensiometer som kobler til inngangene til to op-ampere. Utformingen av en slik forsterker er mye mer komplisert og inkluderer ikke én, men tre op-forsterkere.
Hvor vanskelig er det å jobbe med operasjonsforsterkere? For op-amp-kretser kan det noen ganger være vanskelig å finne egnede komponenter som motstander og kondensatorer, fordi det kreves nøye tilpasning av elementer, ikke bare i nominelle verdier, men også i materialer.
UMZCH på integrerte kretser
Integrerte kretser er enheter spesialdesignet for å utføre en bestemt oppgave. Når det gjelder UMZCH, erstatter én liten mikrokrets en stor kaskade av transistorer, operasjonsforsterkere eller vakuumenheter.
For øyeblikket er TDA-brikker med forskjellige serienumre, for eksempel TDA7057Q eller TDA2030, veldig populære. Det er et stort antall UMZCH-kretser på mikrokretser.
I sin sammensetning har de et stort antall motstander, kondensatorer og operasjonsforsterkere, utstyrt i en veldig liten kasse, hvis størrelse ikke overstiger 1 eller 2 rubelmynter.
Designe UMZCH
Før du kjøper de nødvendige delene og etser lederne på tekstolittkortet, er det nødvendig å avklare verdiene til motstander og kondensatorer, samt velge ønskede modeller av transistorer, operasjonsforsterkere eller integrerte kretser.
Dette kan gjøres på en datamaskin ved hjelp av dedikert programvare som NI Multisim. PÅDette programmet har samlet en stor database med elektroniske komponenter. Med dens hjelp kan du simulere driften av alle elektroniske enheter, selv med tanke på feil, sjekk kretser for funksjonalitet.
Ved hjelp av slik programvare er det spesielt praktisk å teste kraftige UMZCH-kretser.
200W transistor stereoforsterkerkrets
Opplegget som vurderes i denne delen er mye mer komplisert enn de som er beskrevet ovenfor. Men forsterkningsegenskapene er bedre enn design basert på bipolare felteffekttransistorer, samt operasjonsforsterkere og integrerte kretser, som allerede er sitert i artikkelen.
Dette produktet inkluderer følgende varer:
- motstander.
- Kondensatorer (både polare og ikke-polare).
- Diodes.
- Zener-diode.
- Fuses.
- N-p-n-type bipolare transistorer.
- P-n-p bipolare transistorer.
- P-kanal IGFET-er.
- Isolert gate FET med n-kanal.
Parametere for denne effektforsterkeren:
- Prated output=200W (per kanal).
- Uutgangseffekt=50V (liten variasjon tillatt).
- Iutgangstrinnet hvile=200 mA.
- Iresten av én utgangstransistor=50 mA.
- Usensitivity=0,75 V.
Alle hoveddeler av denne enheten (transformator, systemkjøling i form av radiatorer og selve brettet) er plassert på et anodisert chassis laget av ark duralumin, hvis tykkelse er 5 mm. Frontpanelet på enheten og volumkontrollknappene er laget av samme materiale.
En transformator med to viklinger på 35 V kan kjøpes ferdig. Det er ønskelig å velge en kjerne med toroidformet form (ytelsen er verifisert i denne kretsen), og effekten skal være 300 W.
Strømforsyningen til kretsen må også settes sammen uavhengig i henhold til UMZCH-strømkretsen. For å konstruere den trenger du en sikring, en transformator, en diodebro, samt fire polare kondensatorer.
UMZCH-strømforsyningskretsen er gitt i samme seksjon.
Tre enkle sannheter å huske når du monterer en hvilken som helst elektrisk krets:
- Pass på å observere polariteten til polare kondensatorer. Hvis du forveksler pluss og minus i en liten forsterkerkrets, vil det ikke skje noe forferdelig, UMZCH-kretsen vil rett og slett ikke fungere, men det var nettopp på grunn av en så ubetydelig feil ved første øyekast at raketter med utstyr og mannskap om bord f alt.
- Pass på å observere polariteten til diodene: katoden med anoden er også forbudt å bytte. For en zenerdiode er denne regelen også relevant.
- Hovedsaken er at du bare trenger å lodde deler der det er et kontaktpunkt på diagrammet. De fleste defekte elektriske kretsene fungerer ikke nettopp fordi installatøren ikke loddet delene eller loddet dem der de ikke var nødvendig.
Er denne ordningen inkludert i en av de beste UMZCH-ordningene? Kan være. Alt avhenger avforbrukerens ønsker.
Sukhovs opplegg
Hvis den forrige effektforsterkerkretsen kan settes sammen uavhengig, fordi den inneholder relativt få elementer, er det bedre å ikke sette sammen Sukhov-forsterkerkretsen manuelt. Hvorfor? På grunn av det enorme antallet elementer og forbindelser, er det stor sjanse for å gjøre en feil, noe som gjør at alt betydelig arbeid må gjøres om.
Faktisk er det feil å kalle opplegget gitt i denne delen for Sukhovs opplegg. Dette er en high-fidelity UMZCH av VVS-2011-modellen (et skjematisk diagram av UMZCH av denne typen er gitt i denne delen). I sammensetningen inneholder den ikke felteffekttransistorer, men den inkluderer:
- Zener-dioder.
- Ikke-lineære motstander.
- Vanlige motstander.
- Polare og ikke-polare kondensatorer.
- Diodes.
- Bipolare transistorer av begge typer.
- OpAmps.
- Throttle.
Muligheter for denne inkluderingen:
- P=150W ved Rload=8 ohm.
- Linearitet: 0,0002 til 0,0003 % ved 20kHz, P=100W og Rload=4 ohm.
- Støtte for konstant U=0 V.
- Tilgjengelig AC-ledningsmotstandskompensasjon.
- Tilstedeværelse av gjeldende beskyttelse.
- Tilstedeværelse av beskyttelse av UMZCH-kretsen fra Uexit=const.
- Tilgjengelighet for myk start.
Denne kretsen er satt sammen i industriell skala og passer på et lite brett. Utformingen av lederne og plasseringen av elementene kan finnes på Internett,hvor dette materialet er fritt tilgjengelig.
Opplegg i Sukhov-serien er en av de beste UMZCH-ordningene.
Resultat
En lydeffektforsterker er en veldig populær enhet blant både profesjonelle musikere og vanlige musikkelskere. UMZCH utføres både på grunnlag av vakuumenheter og transistorer, og på grunnlag av operasjonsforsterkere, integrerte kretser.
Slike enheter kan kjøpes i spesialbutikker, eller du kan lage dine egne. Prismessig er rørforsterkere de dyreste, og integrerte kretser er de billigste.
UMZCH-rørkretser har høyere forsterkningskvalitet enn integrerte UMZCH-kretser eller transistorkretser. Det er av denne grunn at folk er klare til å kjøpe slike enheter for ₽50 000, og for ₽100 000 og for ₽450 000.
Når du monterer forsterkere selv, husk følgende regler:
- Det er strengt forbudt å forveksle polaritetene til dioder, zenerdioder og andre anode-katodeenheter, samt polare kondensatorer. Dette er fylt med det faktum at UMZCH-kretsen som er satt sammen som et resultat, ikke vil fungere.
- Når du monterer kretsen, må du lodde delene der det er et kontaktpunkt på tegningen. Høres ut som den åpenbare regelen. Dette er sant, men mange installatører glemmer det.
Hvis du bruker alle anbefalingene ovenfor, kan du selv sette sammen en god lydeffektforsterker i henhold til UMZCH-kretsen på transistorer eller andre elementer.
