Своими руками

Студийный усилитель своими руками – Как сделать усилитель звука своими руками (УЗМЧ) на транзисторах, микросхемах или ламповый

Студийный усилитель ЗЧ класса ЭА.

РадиоКот >Схемы >Аудио >Усилители >

Студийный усилитель ЗЧ класса ЭА.

Студийный усилитель ЗЧ класса ЭА.

Представляю схему студийного аудио-усилителя. Усилитель при своей относительной простоте отличается высокими показателями. Усилитель работает в классе ЭА (Super A), и обеспечивает до 100Вт выходной мощности в базовом исполнении.

Представлена финальная версия схемы и печатной платы. До нее конечно были несколько недель плясок с бубном и много запоротых шаблонов и печатных плат. Финальная версия была собрана 4 раза, во всех 4 случаях усилитель запускался сразу и без проблем. Схемотехника данного усилителя имеет много положительных моментов- стойкость от КЗ на выходе(транзисторы перегорают только от перегрева), а при выходе из строя выходных транзисторов, они не тянут за собой ни одного элемента.

В данной статье постараюсь более полно изложить принцип действия каждой цепочки, не ограничиваясь фразой “стандартное решение”, чтобы человек не связанный со звукотехникой смог понять, как это работает.

Характеристики:

  • Класс усилителя: Super A (ЭА)
  • Постоянная выходная мощность: 100Вт
  • Пиковая выходная мощность: 150Вт
  • Диапазон воспроизводимых частот: 20-25000Гц
  • Гармонические искажения на номинальной мощности: не более 0.01%
  • Разброс АЧХ в звуковом диапазоне: не более 3дБ.
  • Отношение сигнал/шум: >90дБ
  • Сопротивление нагрузки: 4-16 Ом
  • Питание: +-40В

 

Динамичный ток покоя, заданный токовой ООС обеспечивает работу усилителя в классе ЭА, и обеспечивает работу транзисторов в наиболее линейном участке их графика. Так-же использование специализированных выходных транзисторов придает этому усилителю особое звучание- глубокие, но четкие низы, детальное воспроизведение СЧ и ВЧ.

Схема:

Назначение элементов.

C1 выполняет роль входного конденсатора. Он необходим для отсеивания постоянного напряжения, и напряжения инфранизкой частоты, которые могут попасть на выход источника при неисправности, а так-же при случайном замыкании входного штекера на что-либо. R1 и R2 составляют делитель на 2, необходимый для снижения чувствительности, а так-же увеличивает устойчивость к самовозбуждению. Т.к. входное сопротивление ОУ велико, и им можно пренебречь, входное сопротивление усилителя задается этими резисторами, и составляет 44кОм, не отступая от стандарта аудиотехники 40-50кОм. С2 отсеивает высокочастотные помехи, так-же и С3, но в более низком диапазоне, одновременно уменьшая вероятность самовозбуждения.С2 разряжается на землю цепочкой R1-R2, а С3 резистором R2. На ОР1 собран буферный каскад с КУ равным 1. На ОР2 собран дифференциальный усилитель, не инвертирующий вход которого подключен к выходу OP1, а инвертирующий образует общую обратную отрицательную связь (ООС). ООС заводится с выхода через R16, параллельно котором подключен конденсатор C10 для повышения ООС на высоких частотах, выходящих за звуковой диапазон. Цепочка R3 и С7 образует с R16 делитель по переменному току. Выход ОР2 подключен к VT2, включенном по схеме с общим эмиттером. Коллекторной нагрузкой является переход база-эмиттер транзистора VT4, включенный последовательно с токоограничительным резистором R10. Через R4 поступает ток покоя на базу VT2. На эмиттер VT2, подключенный к общему через резистор R8 поступает напряжение с коллектора VT4 через резистор R11, что образует токовую обратную связь, и задает класс усилителя. Второе плече(VT3 и VT5) работает аналогично первому, но с другой полярностью. На VT1 собран каскад, выполняющий сразу 2 функции. Первая- регулировка тока покоя путем изменения проводимости транзистора подключенным к базе делителем R5-R6. Вторая- создание разности поступающего сигнала на базах VT2 и VT3, для предотвращения искажения «ступенька». На выходе усилителя стоит стандартная цепочка Цобеля на R17 и С11.Питание ОУ осуществляется при помощи линейных стабилизаторов DA1 и DA2, обеспечивая двухполярное напряжение.R18 и R19 обеспечивают ограничение входящего на стабилизаторы тока. С4(С6) обеспечивает шунтировку питания во избежание просадок, С5(С8) обеспечивает шунтирование по ВЧ. С12 и С13 обеспечивают общее шунтирование по НЧ, С14 и С15 по ВЧ.

Описание работы.

Сигнал поступает на входной делитель, где избавляется от ВЧ наводок. Далее через буферный каскад и ОР2 поступает на VT2, который управляет выходным транзистором положительного плеча. На отрицательное плече сигнал поступает через переход коллектор-эмиттер VT1, падающее на нем напряжение предотвращает «ступеньку».

Напряжение образующееся на резисторе R14(R15), выступающего токовым шунтом, относительно общего провода поступает на эмиттер VT2(VT3), и обеспечивает обратную связь по току. Эта цепочка и задает усилителю класс ЭА, устанавливая динамичные токи покоя. Теоритически можно убрать резисторы R11 и R12, в результате чего усилитель перейдет в класс АБ.

Общая ООС охватывает все от ОР2 до выхода. C7,R3 и R16 образуют делитель по переменному току, при том что постоянный ток под делитель не попадает, в результате чего ООС по постоянному току выше, чем по переменному, и компенсирует возможные отклонения от нуля, напряжения покоя.

Питание ОУ идет через стабилизаторы, можно конечно применить и стабилитроны, но это отразится на надежности.

Используемые элементы.

В качестве ОР1 и ОР2 используется сдвоенная ОУ MC4558. Ее можно заменить любой другой сдвоенной ОУ, кроме тех, что имеют полевой вход. Например при попытке поставить TL072 начались проблемы с самовозбуждением и током покоя, в то время как LM358 работала отлично.

VT1 применяется типа BD139, его можно заменить на отечественный КТ815. VT2 и VT3- 2SC4793 и 2SA1837, их можно заменить на MJE15032 и MJE15033. VT4 и VT5 используются 2SA1943 и 2SC5200.

Конденсаторы С1, С9, С11, С14 и С15 пленочные. С7 электролитический неполярный. С4, С6, С12 и С13- электролитические. Все остальные- керамика.

Резисторы R8, R9, R11, R12 и R17 мощностью 2Вт, R14 и R15 мощностью 5Вт, R18 и R19 мощностью 1Вт. Все остальные мощностью 0,25Вт.

Питание усилителя +-40В.

Печатная плата.

Печатная плата имеет размеры 5х10см. Плата двусторонняя, с плотным монтажом. Имеется 4 отверстия для крепления. Все соединения производятся при помощи клемников. Среди особенностей следует отметить- Посадочные места для резисторов задающих ток покоя и коэффициент первой ООС организованы универсальными. Можно установить как постоянные, так и подстроенные резисторы. На плате имеются отверстия для опциональной установки на заднюю сторону фильтрующих конденсаторов на 10 000uF.

Печатная плата для прототипа была изготовлена при помощи плотерного шаблона. Но все-же настоятельно рекомендую использовать заводские печатные платы с маской и метализацией.

Настройка:

Настройка почти стандартная для аудио-усилителей. Первым делом после сборки необходимо установить ток покоя. Вот только у нас он динамичный, и это будет чуть сложнее. Необходимо разогреть усилитель, и только потом измерять ток. Измеряется он при помощи милливольтметра, подключенного между точками A и B. По закону Ома высчитываем ток. Например если напряжение составляет 100мВ, то ток составит I= 0.1 мВ/0.44 Ома= 0.225A. Ток необходимо выставить около 100мА, что соответсвует напряжению примерно 50мВ. При увеличении тока покоя, усилитель будет более приблежатся к классу А, и соответсвенно грется и уменьшатся КПД.

Напряжения в точках C и D должны соответсвовать +-15В. Их необходимо замерить, чтобы удостоверися в стабильном питании ОУ.

 Фото:

Платы до травления:

Усилители в сборе. Версия со стабилитронами питания ОУ:

Финальная версия:

 А так-же вариант распаралеливания выходных транзисторов для получения большей мощности:

Автор: Рязанцев В.А.

li

Файлы:
Архив RAR

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Транзисторный усилитель класса А своими руками / Habr

На Хабре уже были публикации о DIY-ламповых усилителях, которые было очень интересно читать. Спору нет, звук у них чудесный, но для повседневного использования проще использовать устройство на транзисторах. Транзисторы удобнее, поскольку не требуют прогрева перед работой и долговечнее. Да и не каждый рискнёт начинать ламповую сагу с анодными потенциалами под 400 В, а трансформаторы под транзисторные пару десятков вольт намного безопаснее и просто доступнее.

В качестве схемы для воспроизведения я выбрал схему от John Linsley Hood 1969 года, взяв авторские параметры в расчёте на импеданс своих колонок 8 Ом.

Классическая схема от британского инженера, опубликованная почти 50 лет назад, до сих пор является одной из самых воспроизводимых и собирает о себе исключительно положительные отзывы. Этому есть множество объяснений:
— минимальное количество элементов упрощает монтаж. Также считается, что чем проще конструкция, тем лучше звук;
— несмотря на то, что выходных транзисторов два, их не надо перебирать в комплементарные пары;
— выходных 10 Ватт с запасом хватает для обычных человеческих жилищ, а входная чувствительность 0.5-1 Вольт очень хорошо согласуется с выходом большинства звуковых карт или проигрывателей;
— класс А — он и в Африке класс А, если мы говорим о хорошем звучании. О сравнении с другими классами будет чуть ниже.


Внутренний дизайн

Усилитель начинается с питания. Разделение двух каналов для стерео правильнее всего вести уже с двух разных трансформаторов, но я ограничился одним трансформатором с двумя вторичными обмотками. После этих обмоток каждый канал существует сам по себе, поэтому надо не забывать умножать на два всё упомянутое снизу. На макетке делаем мосты на диодах Шоттки для выпрямителя.

Можно и на обычных диодах или даже готовых мостах, но тогда их необходимо шунтировать конденсаторами, да и падение напряжения на них больше. После мостов идут CRC-фильтры из двух конденсаторов по 33000 мкф и между ними резистор 0.75 Ом. Если взять меньше и ёмкость, и резистор, то CRC-фильтр станет дешевле и меньше греться, но увеличатся пульсации, что не комильфо. Данные параметры, имхо, являются разумными с точки зрения цена-эффект. Резистор в фильтр нужен мощный цементный, при токе покоя до 2А он будет рассеивать 3 Вт тепла, поэтому лучше взять с запасом на 5-10 Вт. Остальным резисторам в схеме мощности 2 Вт будет вполне достаточно.

Далее переходим к самой плате усилителя. В интернет-магазинах продаётся куча готовых китов, однако не меньше и жалоб на качество китайских компонентов или безграмотных разводок на платах. Поэтому лучше самому, под свою же «рассыпуху». Я сделал оба канала на единой макетке, чтобы потом прикрепить её ко дну корпуса. Запуск с тестовыми элементами:

Всё, кроме выходных транзисторов Tr1/Tr2, находится на самой плате. Выходные транзисторы монтируются на радиаторах, об этом чуть ниже. К авторской схеме из оригинальной статьи нужно сделать такие ремарки:

— не всё нужно сразу впаивать намертво. Резисторы R1, R2 и R6 лучше сначала поставить подстроечными, после всех регулировок выпаять, измерить их сопротивление и припаять окончательные постоянные резисторы с аналогичным сопротивлением. Настройка сводится к следующим операциям. Сначала с помощью R6 выставляется, чтобы напряжение между X и нулём было ровно половиной от напряжения +V и нулём. В одном из каналов мне не хватило 100 кОм, так что лучше брать эти подстроечники с запасом. Затем с помощью R1 и R2 (сохраняя их примерное соотношение!) выставляется ток покоя – ставим тестер на измерение постоянного тока и измеряем этот самый ток в точке входа плюса питания. Мне пришлось ощутимо снизить сопротивление обоих резисторов для получения нужного тока покоя. Ток покоя усилителя в классе А максимальный и по сути, в отсутствие входного сигнала, весь уходит в тепловую энергию. Для 8-омных колонок этот ток, по рекомендации автора, должен быть 1.2 А при напряжении 27 Вольт, что означает 32.4 Ватта тепла на каждый канал. Поскольку выставление тока может занять несколько минут, то выходные транзисторы должны быть уже на охлаждающих радиаторах, иначе они быстро перегреются и умрут. Ибо греются в основном они.

— не исключено, что в порядке эксперимента захочется сравнить звучание разных транзисторов, поэтому для них тоже можно оставить возможность удобной замены. Я попробовал на входе 2N3906, КТ361 и BC557C, была небольшая разница в пользу последнего. В предвыходных пробовались КТ630, BD139 и КТ801, остановился на импортных. Хотя все вышеперечисленные транзисторы очень хороши, и разница может быть скорее субъективной. На выходе я поставил сразу 2N3055 (ST Microelectronics), поскольку они нравятся многим.

— при регулировке и занижении сопротивления усилителя может вырасти частота среза НЧ, поэтому для конденсатора на входе лучше использовать не 0.5 мкф, а 1 или даже 2 мкф в полимерной плёнке. По Сети ещё гуляет русская картинка-схема «Ультралинейный усилитель класса А», где этот конденсатор вообще предложен как 0.1 мкф, что чревато срезом всех басов под 90 Гц:

— пишут, что эта схема не склонна к самовозбуждению, но на всякий случай между точкой Х и землёй ставится цепь Цобеля: R 10 Ом + С 0.1 мкф.
— предохранители, их можно и нужно ставить как на трансформатор, так и на силовой вход схемы.
— очень уместным будет использование термопасты для максимального контакта между транзистором и радиатором.

Слесарно-столярное

Теперь о традиционно самой сложной части в DIY — корпусе. Габариты корпуса задаются радиаторами, а они в классе А должны быть большими, помним про 30 Ватт тепла с каждой стороны. Сначала я недоучёл эту мощность и сделал корпус со средненькими радиаторами 800см² на канал. Однако при выставленном токе покоя 1.2А они нагрелись до 100°С уже за 5 минут, и стало ясно, что нужно нечто помощнее. То есть нужно либо ставить радиаторы побольше, либо использовать кулеры. Делать квадрокоптер мне не хотелось, поэтому были куплены гигантские красавцы HS 135-250 площадью 2500 см² на каждый транзистор. Как показала практика, такая мера оказалась немного избыточной, зато теперь усилитель спокойно можно трогать руками – температура равна лишь 40°С даже в режиме покоя. Некоторой проблемой стало сверление отверстий в радиаторах под крепления и транзисторы – изначально купленные китайские свёрла по металлу сверлили крайне медленно, на каждую дырку уходило бы не менее получаса. На помощь пришли кобальтовые свёрла с углом заточки 135° от известного немецкого производителя — каждое отверстие проходится за несколько секунд!

Сам корпус я сделал из оргстекла. Заказываем у стекольщиков сразу нарезанные прямоугольники, выполняем в них необходимые отверстия для креплений и красим с обратной стороны чёрной краской.

Покрашенное с обратной стороны оргстекло смотрится очень красиво. Теперь остаётся только всё собрать и наслаждаться музы… ах да, при окончательной сборке ещё важно для минимизации фона правильно развести землю. Как было выяснено за десятилетия до нас, C3 нужно присоединять к сигнальной земле, т.е. к минусу входа-входа, а все остальные минуса можно отправить на «звезду» возле конденсаторов фильтра. Если всё сделано правильно, то никакого фона не расслышать, даже если на максимальной громкости поднести ухо к колонке. Ещё одна «земляная» особенность, которая характерна для звуковых карт, не развязанных с компьютером гальванически – это помехи с материнки, которые могут пролезть через USB и RCA. Судя по интернету, проблема встречается часто: в колонках можно услышать звуки работы HDD, принтера, мышки и фон БП системника. В таком случае проще всего разорвать земляную петлю, заклеив изолентой заземление на вилке усилителя. Опасаться тут нечего, т.к. останется второй контур заземления через компьютер.

Регулятор громкости на усилителе я не стал делать, поскольку достать какой-нибудь качественный ALPS не удалось, а шуршание китайских потенциометров мне не понравилось. Вместо него был установлен обычный резистор 47 кОм между «землёй» и «сигналом» входа. Тем более регулятор у внешней звуковой карты всегда под рукой, да и в каждой программе тоже есть ползунок. Регулятора громкости нет только у винилового проигрывателя, поэтому для его прослушивания я приделал внешний потенциометр к соединительному кабелю.

Я угадаю этот контейнер за 5 секунд…

Наконец, можно приступать к прослушиванию. В качестве источника звука используется Foobar2000 → ASIO → внешняя Asus Xonar U7. Колонки Microlab Pro3. Главное достоинство этих колонок — это отдельный блок собственного усилителя на микросхеме LM4766, который можно сразу убрать куда-то подальше. Намного интереснее с этой акустикой звучали усилок от мини-системы Panasonic с гордой надписью Hi-Fi или усилитель советского проигрывателя Вега-109. Оба вышеупомянутых аппарата работают в классе АВ. Представленный в статье JLH переиграл всех вышеперечисленных товарищей в одну калитку, по результатам слепого теста для 3 человек. Хотя разницу было слышно невооружённым ухом и без всяких тестов – звук явно детальнее и прозрачнее. Весьма легко, например, услышать различие между MP3 256kbps и FLAC. Раньше я думал, что эффект lossless больше как плацебо, но теперь мнение изменилось. Аналогичным образом гораздо приятнее стало слушать нескомпрессованые от loudness war файлы — dynamic range меньше 5 Дб вообще не айс. Линсли-Худ стоит затрат времени и денег, ибо аналогичный брендовый усилок будет стоить намного дороже.
Материальные затраты

Трансформатор 2200 р.
Выходные транзисторы (6 шт. с запасом) 900 р.
Конденсаторы фильтра (4 шт) 2700 р.
«Рассыпуха» (резисторы, мелкие конденсаторы и транзисторы, диоды) ~ 2000 р.
Радиаторы 1800 р.
Оргстекло 650 р.
Краска 250 р.
Разъёмы 600 р.
Платы, провода, серебряный припой и пр. ~1000 р.
ИТОГО ~12100 р.

Достойный встраиваемый цифровой усилитель НЧ своими руками за разумные деньги

Добрый день, Хабр!

Наша прошлая статья о DIY-аудиотехнике вызвала довольно большой резонанс и сегодня мы хотели бы рассказать о другой нашей разработке из области аудио — высококачественном УНЧ. Устройство было создано Олегом Тетушкиным для собственных нужд. Но в результате усилитель прижился в офисе. Собран, разумеется, из того, что плохо лежало было под рукой на складе. В данном случае он собран в самодельном корпусе. Но по сути, его можно встроить куда угодно — хоть в мебель. На что хватит фантазии.

В комментах к вышеупомянутой статье разгорелся спор о том, что можно и что нельзя называть HiFi или даже просто качественным. Поэтому хочется пояснить — определение «качественный» основывается исключительно на нашем чувстве прекрасного. Мы считаем, что звук данного усилителя вполне достойный и удовлетворит любого среднего человека. Хотя у аудиофилов может быть другое мнение по этому поводу.


Вот такой красавец должен получиться в результате

Что было использовано:

  • MP5613 — Цифровой усилитель D-класса мощностью 2 x 150 Вт. Технология PurePath HD.
  • MP5630I2 — Индикатор для мощного усилителя НЧ (стерео).
  • MP1054 – Светодинамический стрелочный индикатор уровня сигнала.
  • MP1231 — Аудиорегулятор 2 канала.
  • ESE150-24 – Блок питания. 150 Вт. 24 В.
  • SL-01H — Теплоотвод с вентилятором.
  • WP4-18FB — Kлеммник нажимной 4 контакта
  • Светодиоды 5мм – 7 шт.

Как это работает?

Для MP5613 был использован блок питания в 24В, следовательно, в нагрузку 4 ОМа будет отдаваться около 70 Ватт на канал. Результат — получаем 2*70 Ватт качественного звука PurePath.

На входе усилителя устанавливаются MP1231 (сборка на AD8402), для работы регулятором громкости и баланса стереоканалов, плюс MP5630I2, который используется в роли предварительного усилителя. После этого этапа стереосигнал идет на вход MP5613, и уже потом — на акустические системы. Что касается сигнала для светодинамического стрелочного индикатора, то его снимаем с выхода усилителя мощности, прямо с акустических систем.

Как это сделать?


Регулировка громкости на МР1231. Основная схема

Начинаем процесс с входного каскада MP1231 + MP5630I2.

Вначале потенциометр МР1231 подключаем сразу перед МР563012 (это показано на схеме. Чтобы добиться задуманного, на обратной стороне платы МР563012, сразу после RCA-разъема (рис.1 и 1.2) нужно перерезать сигнальные проводники на печатной платы, с зачисткой обоих проводников с двух сторон. Разрез делается для того, чтобы здесь можно было установить потенциометр. Важная деталь: обязательно нужно использовать экранированный провод для соединения потенциометра и предварительного усилителя. Подключать все элементы (наверное, об этом на Хабре можно не говорить) нужно в полном соответствии как с цветом, так и с маркировкой.

А питание на МР1231 подводится с МР563012. На рисунке 2 это показано:


Рис.1


Рис.1.2


Рис. 2

Комментарий: Для того, чтобы улучшить помехозащищенность системы (MP1231 всем хорош, кроме помехозащиненности), нужно немного доработать схему. Для решения проблемы необходимо выполнить четыре простых шага (показано на рис. 3):

  • Непосредственно к клеммам питания MP1231 вместе с подводящими проводниками зажать электролит на 1000 мкФ или больше.
  • Электролит на 470 мкФ подпаять параллельно конденсатору С4.
  • Корпус валкодера у MP1231 соединить с GND. Зачистить маску рядом с ножкой корпуса и пропаять.
  • Соединить GND MP1231 и GND драйвера усилителя толстым проводом можно даже оплеткой. Это нужно сделать потому что источник 12В установлен на драйвере. Как это лучше всего сделать показано на рис.4.

Корпус и вывод индикаторов на переднюю панель

Перед тем, как приступить к сборке корпуса, необходимо немного доработать усилитель МР5613 и индикатор МР563012. Доработка заключается в подпайке выводных каналов к платам, на проводах с длиной 10-12 сантиметров. Что касается плат конфигуратора, то здесь установлены СМД-светодиоды, 6 штук, которые индицируют состояние усилителя: температурные режимы (2), ошибка, готовность, перегрузка и сброс. После доработки все это можно вставить на переднюю панель устройства:

Кроме того, на обратной стороне платы конфигуратора нужно подпаять провод длиной 15-20 сантиметров. Провод подпаивается к одному из выходов (можно использовать любой) каждого канала, через пленочные конденсаторы 0.1 мкФ. Таким образом организовывается снятие сигнала на индикатор уровня.

Теперь приступаем к созданию корпуса

Его мы вырезали и склеили из листов вспененного ПВХ. Этот материал нам понравился тем, что его очень легко обработать, плюс можно клеить любым клеем для пластика. Такой материал легко красится. Здесь можно скачать фалы передней и фальш-панели (формат .lay).

Размеры деталей:

  • боковых стенок – 110 * 200
  • дна и крышки – 210 * 200
  • задней стенки – 210 * 100

Корпус мы решили покрасить краской из обычного баллончика. Переднюю панель покрасили под металл, а сам корпус — темно-зеленой (почти черной) краской. На корпусе крепим модули индикатора и регулятора, винтами М3.

Под зажимы акустики вырезаем отверстие под выключатель, плюс сверлим отверстия под зажиммы акустики.

Блок питания, что логично, ставим на длинную сторону.

Усилитель крепится на дно через стойки 5 мм. Переднюю панель закрепляем с помощью саморезов для дерева.

Комментарий. Для того, чтобы полностью исключить помехи от ШИМ модуляции выполняем следующие шаги:

  • Соединяем последовательно GND всех задействованных модулей либо толстым проводом, либо оплеткой;
  • Около разъемов питания каждого модуля прикрепляем электролиты по 1000 мкФ или больше.

Теперь можно подключать мощные колонки и радоваться качественному звуку.

Если есть желание, можно модернизировать дизайн конструкции. Вот видео с демонстрацией работы всего, что получилось:

Усилитель мы сделали довольно давно, и он до сих пор служит нам верой-правдой. Возможно, вы сможете посоветовать, как сделать конструкцию лучше? Усилитель получился отличный, но нет пределу совершенства, это уже давно известно.

Если кому-то захочется повторить наш путь и за выходные обзавестись очень приличным усилителем, вот здесь есть вся его электронная начинка. Что касается корпуса, то это — дело вкуса и наличия подсобного материала.

Ваш Мастер Кит

Простой транзисторный усилитель своими руками

Сейчас в интернете можно найти огромное количество схем различных усилителей на микросхемах, преимущественно серии TDA. Они обладают достаточно неплохими характеристиками, хорошим КПД и стоят не так уж и дорого, в связи с этим и пользуются такой популярностью. Однако на их фоне незаслуженно остаются забытыми транзисторные усилители, которые хоть и сложны в настройке, но не менее интересны.

Схема усилителя


В этой статье рассмотрим процесс сборки весьма необычного усилителя, работающего в классе «А» и содержащего всего 4 транзистора. Эта схема разработана ещё в 1969 году английским инженером Джоном Линсли Худом, несмотря на свою старость, она и по сей день остаётся актуальной.
Простой транзисторный усилитель класса А
В отличие от усилителей на микросхемах, транзисторные усилители требуют тщательной настройки и подбора транзисторов. Эта схема – не исключение, хоть она и выглядит предельно простой. Транзистор VT1 – входной, структуры PNP. Можно экспериментировать с различными маломощными PNP-транзисторами, в том числе и с германиевыми, например, МП42. Хорошо себя зарекомендовали в этой схеме в качестве VT1 такие транзисторы, как 2N3906, BC212, BC546, КТ361. Транзистор VT2 – структуры NPN, средней или малой мощности, сюда подойдут КТ801, КТ630, КТ602, 2N697, BD139, 2SC5707, 2SD2165. Особое внимание стоит уделить выходным транзисторам VT3 и VT4, а точнее, их коэффициенту усиления. Сюда хорошо подходят КТ805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. Нужно отобрать два одинаковых транзистора с как можно более близким коэффициентом усиления, при этом он должен более 120. Если коэффициент усиления выходных транзисторов меньше 120, значит в драйверный каскад (VT2) нужно поставить транзистор с большим усилением (300 и более).

Подбор номиналов усилителя


Некоторые номиналы на схеме подбираются исходя из напряжения питания схемы и сопротивления нагрузки, некоторые возможные варианты показаны в таблице:
Простой транзисторный усилитель класса А
Не рекомендуется поднимать напряжение питания более 40 вольт, могут выйти из строя выходные транзисторы. Особенность усилителей класса А – большой ток покоя, и, следовательно, сильный разогрев транзисторов. При напряжении питания, например, 20 вольт и токе покоя 1.5 ампера усилитель потребляет 30 ватт, не зависимо от того, подаётся на его вход сигнал или нет. На каждом из выходных транзисторов при этом будет рассеиваться по 15 ватт тепла, а это мощность небольшого паяльника! Поэтому транзисторы VT3 и VT4 нужно установить на большой радиатор, используя термопасту.
Данный усилитель склонен в появлению самовозбуждений, поэтому на его выходе ставят цепь Цобеля: резистор сопротивлением 10 Ом и конденсатор 100 нФ, включенные последовательно между землёй и общей точкой выходных транзисторов (на схеме эта цепь показана пунктиром).
При первом включении усилителя в разрыв его питающего провода нужно включить амперметр для контроля тока покоя. Пока выходные транзисторы не разогрелись до рабочей температуры, он может немного плавать, это вполне нормально. Также при первом включении нужно замерять напряжение между общей точкой выходных транзисторов (коллектор VT4 и эммитер VT3) и землёй, там должна быть половина питающего напряжения. Если напряжение отличается в большую или меньшую сторону, нужно покрутить подстроечный резистор R2.

Плата усилителя:



Плата изготовлена методом ЛУТ.

Собранный мной усилитель


Простой транзисторный усилитель класса А
Простой транзисторный усилитель класса А
Простой транзисторный усилитель класса А
Простой транзисторный усилитель класса А
Простой транзисторный усилитель класса А
Несколько слов о конденсаторах, входном и выходном. Ёмкость входного конденсатора на схеме обозначена 0,1 мкФ, однако такой ёмкости не достаточно. В качестве входного следует поставить плёночный конденсатор ёмкостью 0,68 – 1 мкФ, иначе возможен нежелательный срез низких частот. Выходной конденсатор С5 стоит взять на напряжение не меньшее, чем напряжением питания, жадничать с ёмкостью также не стоит.
Преимуществом схемы этого усилителя является то, что она не представляет опасности для динамиков акустической системы, ведь динамик подключается через разделительный конденсатор (С5), это значит, что при появлении на выходе постоянного напряжения, например, при выходе усилителя из строя, динамик останется цел, ведь конденсатор не пропустит постоянное напряжение.

Ламповый усилитель звука своими руками

Этот ламповый усилитель спроектирован и построен с нуля. Это очень длинный проект, и он потребовал много времени и терпения от автора данного проекта. Разберем все плюсы и минусы этой самоделки вместе с автором.


ВАЖНО! Это устройство имеет смертельное напряжение внутри. Если вы не знаете о высоких напряжениях и электронике, то не желательно повторять эту самоделку. Иначе вы делаете это на свой страх и риск! Не рекомендуется копаться в устройстве с электронными лампами, пока он включен!

Шаг первый: Сама идея

Ламповый усилитель звука своими руками

В ящике, в доме бабушки и дедушки, было найдено несколько старых ламп. Было принято решение сделать на их базе усилитель низкой частоты. Другие полупроводники в данной самоделке не использовались принципиально. Пришлось провести исследование, чтобы выяснить, как работают эти ламповые усилители.


Шаг второй: Схема и компонентыЛамповый усилитель звука своими руками
Ламповый усилитель звука своими руками

Разработка схемы, была, вероятно, самой сложной частью этого проекта. Сначала был написан список трубок, которые имелись в наличии, а затем уже, на их основе, нарисована принципиальная схема проекта. Был спроектирован стереофонический усилитель двухтактного типа с регуляторами тембра, входами фоно и aux и некоторыми VU-метрами. Требовались лампы EL84 с, и для других этапов было решено использовать простые двойные триоды. Лампы быстро закончились и пришлось заказывать новые.


Затем пришло время очередной трудности: выходной трансформатор. Дешевый трансформатор оказалось не легко найти. Но после небольшого поиска, в конечном итоге трансформатор нашелся на одной популярной доске объявлений. Трансформатор обозначен, как NASS II-12 на схеме. «NASS» означает «Not A Single Semiconductor», II означает двухтактный и имеет в общей сложности 12 ножек.

Шаг третий: Первый тест

Ламповый усилитель звука своими руками
Ламповый усилитель звука своими руками
Ламповый усилитель звука своими руками

Хаос на столе выше, — это сборка компонентов в воздухе.
Здесь использовано два обычных силовых трансформатора последовательно в качестве выходного трансформатора, просто чтобы проверить, все ли работает. Казалось, все в порядке, и теперь пришло время найти силовой трансформатор. В наличии лежал старый трансформатор и автором была предпринята попытка накрутить трансформатор самому. Однако после разборки, перемотки и тестирования, пришлось, отказался от идеи … Поэтому был взят один трансформатор от старого радио, думая, что все будет в порядке. Но это не так. Но об этом позже.


Шаг четвертый: Корпус изделия

Материалом для корпуса должен был быть алюминий. Передняя, верхняя и задняя пластина из матового алюминия. Стороны, из какой-нибудь твердой древесины. К сожалению, автору пришлось отказаться от алюминиевой верхней крышки, потому что ресурсы были ограничены. Передняя и задняя часть были сделаны из трехслойного материала (два листа алюминия и один пластик между ними). Для верхней крышки требовался прочный и долговечный материал, потому что он должен был выдерживать тепло, выделяемое лампами, и выдерживать вес основного трансформатора. Поэтому решение было в пользу текстолита. Этот материал имеет коричневатый цвет, он относительно прочный и с ним легко работать.


Важно! Необходимо электрически экранировать весь корпус и подключить его к земле только в одной точке, чтобы избежать контуров заземления. В этом случае был использован аэрозольный клей и тонкий алюминиевый радиатор.

Передняя и задняя панели были спроектированы в SolidWorks, чтобы посмотреть, как выглядит усилитель. После этого был использован сверлильный станок, чтобы сделать необходимые отверстия для разъемов, предохранителей, переключателей, потенциометров и измерителей уровня громкости. Для хорошей отделки поверхности использована мелкозернистая наждачная бумага. После этого использовалась трансферная фольга для печати этикеток, которая была покрыта слоем блестящего и прозрачного покрытия, чтобы предотвратить стирание букв со временем.

Сначала верхняя панель была установлена для пробной посадки, а затем высверлены необходимые отверстия.

Шаг пятый: Проводка усилителя

Чтобы верхняя панель выдержала трансформаторы, конструкция была усилена листовым металлом. После этого была начата разводка проводки. Это самая трудоемкая процедура. Сначала крепятся болты к трансформаторам и патрубкам, а затем паяются необходимые компоненты. Модуль управления тоном нуждался в дополнительном экранировании, потому что он улавливал шумы из окружающей среды. Поэтому он был установлен в металлическую коробку.

Шаг шестой: Финальная сборка, проблемы и спецификации

Таким образом, всё было собрано. После теста выяснилось, что у главного силового трансформатора появились проблемы с очень высоким током, он сильно нагревался. Примерно через 30 минут он достигал температуры свыше 90 C. Это было выше его оптимальной рабочей температуры. Даже после установки небольшого вентилятора внутри корпуса, снизить температуру не получилось. Поэтому пришлось установить еще один 6,3В трансформатор внутри корпуса. Это решило проблему высокой температуры основного трансформатора.

Другой проблемой был очень высокий уровень шума. Вероятно, это связано с контурами заземления, которые случайно были оставлены в цепи.
Поэтому неминуема модернизация данного усилителя.

В конце концов, несмотря на небольшие недостатки этого усилителя, по словам автора, он звучит превосходно!

Этот усилитель может выдавать среднеквадратичное значение 15 Вт на канал без каких-либо заметных искажений. Он потребляет около 10-15 Вт от сети при работе на холостом ходу и около 100 Вт при работающих на полную мощность, трансформаторах.


Источник Ламповый усилитель звука своими руками Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Простой усилитель класса Д

Как известно, усилители мощности звуковой частоты делятся на разные классы. Усилители, работающие в классе «А» могут обеспечить приличное качество звучания музыки за счёт высокого тока покоя, однако у них крайне низкий КПД, они потребляют много тока и требуют хорошего охлаждения.
Простой усилитель класса Д
Усилители класса «В», наоборот, очень экономичны, но они вносят в сигнал довольно много нелинейных усилителей. Самый распространённый класс – «АВ», как видно по его названию, представляет собой что-то среднее между «А» и «В». Он потребляет не так уж много и позволяет воспроизводить аудио-сигнал с достаточно неплохим качеством. Однако таким усилителям, особенно когда мощность уже исчисляется десятками ватт, всё равно необходим радиатор для охлаждения. Именно поэтому в последнее время большую популярность приобрели усилители класса «Д». Они имеют большой КПД (80-90%) и могут обходиться без радиатора даже при мощности в пару десятков ватт, обеспечивая при этом вполне приличное качество звука. Одна из таких схем представлена ниже.

Схема усилителя


Простой усилитель класса Д
Её основой является довольно распространённая в последнее время микросхема MP7720, она обеспечивает выходную мощность до 20 ватт. Напряжение питания лежит в широких пределах – от 7 до 24 вольт. Чем больше напряжение – тем большую мощность можно получить на выходе. D2 на схеме – стабилитрон на 6,2 вольта, например, 1N4735A. D1 – диод шоттки на напряжение минимум 30 вольт и ток 1 ампер. Подойдёт, например, 1N5819. L1 – дроссель индуктивностью 10 мкГн, подойдёт любой тип дросселя. С9 – разделительный конденсатор, он подключается последовательно с динамиком и срезает постоянную составляющую сигнала на выходе. Именно поэтому даже при неправильной сборке на выходе усилителя не будет постоянного напряжения и за динамик можно не беспокоится. Вывод 4 микросхемы отвечает за её состояние – включена она или выключена. Если напряжение на этом выводе близко к нулю, усилитель не заработает. Именно поэтому на схеме имеется стабилитрон D3 на напряжение 4,7 вольта, можно применить, например, 1N4732A. Все электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение, минимум в 1,5 раза превышающее напряжение питания. Больше никаких особенностей схема не имеет, достаточно её правильно собрать, и она сразу начнёт работать.
Простой усилитель класса Д

Сборка усилителя класса D


Как обычно, в первую очередь изготавливается печатная плата, её размеры составляют 45х30 мм. Данный усилитель предполагался как самый экономичный и миниатюрный, поэтому все элементы расположены достаточно плотно друг к другу для экономии места, а микросхема в SMD исполнении припаивается со стороны дорожек. Печатная плата выполняется методом ЛУТ, ниже представлено несколько фотографий процесса.
Простой усилитель класса Д
Простой усилитель класса Д
При лужении дорожек нужно быть очень осторожным, чтобы случайно не замкнуть их излишками припоя. После лужения первым делом припаиваем микросхему, а затем уже остальные детали с другой стороны платы. Для подключения всех проводов на плате предусмотрено место под клеммник. После завершения пайки стоит проверить соседние дорожки на замыкание, удалив перед этим остатки флюса с платы. Особое внимание стоит удалить площадке под микросхемой, под ней не должно оставаться жидкого флюса, который может навредить правильной работе усилителя.
Простой усилитель класса Д
Простой усилитель класса Д

Первое включение и испытания


Перед первым включением нужно поставить в разрыв питающего провода амперметр. Затем, подав питание, посмотреть на показания амперметра – без подачи на вход сигнала микросхема не должна потреблять больше 10 мА. Если ток покоя в норме, можно подключать динамик, подавать на вход сигнал, например, с плеера, компьютера или телефона и испытывать усилитель под нагрузкой. Даже при большой громкости микросхема не должна ощутимо нагреваться. На первый взгляд это кажется поразительным – такая маленькая микросхема спокойно обеспечивает мощность на выходе в десяток ватт, совершенно при этом не нагреваясь. Всё дело в том, что она превращает обычный аналоговый аудио-сигнал в последовательность импульсов, которые затем усиливаются. Транзисторы при этом работают не в линейном, а ключевом режиме, что позволяет обойтись без радиатора. Усилитель является монофоническим, значит для воспроизведения стерео сигнала придётся собрать второй такой же. Такую маленькую плату можно встроить куда угодно, она является просто незаменимой при построении различных портативных колонок, которые работают от аккумулятора. Удачной сборки.
Простой усилитель класса Д

Смотрите видео


Усилитель низкой частоты мощностью 60 ватт своими руками


Привет всем любителям самоделок. В данной статье я расскажу, как сделать усилитель низкой частоты своими руками, мощность которого равна 60 ватт, в его сборке поможет кит-набор, заказать его можно будет по ссылке в конце статьи. Данный радиоконструктор будет отличным началом для начинающих радиолюбителей, так как имеет достаточно скромное количество деталей, что не даст сделать ошибку в процессе сборки. Такой усилитель низкой частоты можно применить в различных самоделках, например, домашний сабвуфер или иная акустическая система, требующая усилитель, его в дальнейшем при желании можно установить в отдельный корпус.

Перед тем, как прочитать статью, предлагаю посмотреть видеоролик, где подробно показан процесс сборки кит-набора, а также тестирование в работе.


Для того, чтобы сделать усилитель низкой частоты мощностью 60 ватт своими руками, понадобится:
* Кит-набор
* Паяльник, флюс, припой
* Приспособление для пайки «третья рука»
* Блок питания двухполярный с напряжением 24 вольта
* Бокорезы
* Мультиметр

Шаг первый.
Для начала рассмотрим что идет в комплекте кит-набора. В маленьком пакетике поместились все детали, микросхема усилителя, а именно LM 3886TF, резисторы, конденсаторы, а также винтик для установки радиатора.


Корпус микросхемы изолирован, поэтому установка ее на радиатор не требует специальной диэлектрической прокладки.

Для удобства сборки также не забыли про инструкцию, впрочем сама плата имеет маркировку номиналов всех радиодеталей. Выполнена печатная плата достаточно качественно и имеет металлизированные отверстия с обеих сторон. Чтобы было удобно закрепить плату усилителя в корпусе на ней предусмотрено четыре отверстия под винты.


Разобравшись с комплектом, переходим к сборке.
Шаг второй.
Первым делом закрепляем плату в приспособлении для пайки «третья рука» и устанавливаем радиодетали. Сначала вставляем мощный резистор на 5 ватт, а затем остальные маломощные резисторы на свои места, соблюдая номиналы, определить их сопротивление можно при помощи мультиметра, цветовой маркировки, а также онлайн-калькулятора. С обратной стороны платы загибаем выводы элементов, чтобы при пайки они не выпали. Далее устанавливаем электролитические конденсаторы, соблюдая полярность. Плюсовой вывод это длиная ножка, короткая это минус, также минус находится рядом с белой полоской на корпусе, на плате он обозначен толстой белой линией. После этого вставляем керамический неполярный конденсатор, на плате он один, поэтому перепутать не получится. Чтобы не вывести микросхему из строя от статического электричества, ее нужно установить после впайки всех элементов на плате.

Шаг третий.
После того, как все компоненты установлены на плате, переворачиваем плату обратной стороной вверх и наносим флюс для лучшей пайки радиодеталей. Затем припаиваем выводы радиодеталей при помощи паяльника и припоя, затем устанавливаем микросхему на свое место и также припаиваем.

Остатки выводов удаляем при помощи бокорезов. При откусывании ножек радиодеталей бокорезами будьте аккуратны, так как можно оторвать дорожку платы.
Далее для подключения питания, входа и выхода звукового сигнала устанавливаем и припаиваем разъемы.


Если пайка производилась с флюсом, то плату нужно отмыть от его остатков при помощи ацетона или бензина «калоша». Усилитель низкой частоты полностью готов, осталось его микросхему закрепить на алюминиевый радиатор и протестировать. Подключаем к разъему питания провода от двухполярного блока с напряжением 24 вольта, звук на вход будет поступать с разъема 3.5 мм, который нужно подключить к устройству воспроизведения, например, телефону. Выходной сигнал с усилителя подключаем к колонке, желательно подключать один динамик, так как усилитель имеет только моно выход.

Звук с данного усилителя низкой частоты достаточно качественный, имеет хорошие низы и отлично подойдет для сборки домашнего сабвуфера или же автомобильного с некими доработками по питанию.

На этом у меня все, всем спасибо за внимание и творческих успехов.


Купить Kit-набор на Aliexpress

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Leave a Reply