Широколентов UMZ с ниско изкривяване. UMZCH с допълващи полеви транзистори. схема, описание Технически характеристики на UPS

Напоследък дизайнерите на нискочестотни усилватели на мощност все повече се обръщат към лампови схеми, което прави възможно постигането на добър звук със сравнително прост дизайн. Но не трябва напълно да „отписвате“ транзисторите, тъй като при определени обстоятелства транзисторът UMZCH все още може да работи доста добре и често по-добре от лампите ... Авторът на тази статия имаше възможност да изпробва голям брой UMZCH . Една от тези най-успешни „биполярни“ опции се предлага на читателите. Идеята за добра работа се основава на условието, че двете рамена на UMZCH са симетрични. Когато и двете полувълни на усиления сигнал преминават през подобни процеси на преобразуване, може да се очаква задоволителна работа на UMZCH в качествен смисъл.

Дори в близкото минало въвеждането на дълбока защита на околната среда се смяташе за необходимо и достатъчно условие за добрата работа на всеки UMZCH. Имаше мнение, че е невъзможно да се създаде висококачествен UMZCH без дълбока обща защита на околната среда. В допълнение, авторите на дизайна убедително увериха, че според тях няма нужда да избирате транзистори за работа по двойки (рамена), OOS ще компенсира всичко и разпространението на транзисторите в параметрите не влияе на качеството на звука репродукция!

Ерата на UMZCH, сглобени на транзистори със същата проводимост, например популярния KT808. предположи, че изходните транзистори на UMZCH са включени неравномерно, когато един транзистор на изходния етап е включен според схемата с OE, а вторият - с OK. Такова асиметрично включване не допринесе за висококачествено усилване на сигнала. С пристигането на KT818, KT819, KT816. KT817 и други, изглежда, че проблемът с линейността на UMZCH е решен. Но изброените допълващи се двойки транзистори "в живота" са твърде далеч от истинската взаимност.

Няма да се задълбочаваме в проблемите на недопълването на горните транзистори, които се използват много широко в различни UMZCH. Необходимо е само да се подчертае този факт. че при еднакви условия (режими) на тези транзистори е доста трудно да се осигури допълващата им работа в двутактни усилвателни стъпала. Това е добре казано в книгата на Н. Е. Сухов.

Изобщо не отричам възможността за постигане на добри резултати при създаването на UMZCH с помощта на допълнителни транзистори. Това изисква модерен подход към схемата на такива UMZCH, със задължителния внимателен подбор на транзистори за работа по двойки (ключове). Имах възможността да проектирам и такива UMZCH, които са своеобразно продължение на висококачествените UMZCH N.E. Sukhov, но за тях - някой друг път. По отношение на симетрията на УМЗЧ, като основно условие за добрата му работа, трябва да се каже следното. Оказа се, че UMZCH, сглобен по наистина симетрична схема и със сигурност използващ транзистори от същия тип (със задължителен избор на копия), има по-високи параметри за качество. Много по-лесно е да изберете транзистори, ако са от една и съща партида. Обикновено копията на транзистори от една и съща партида имат доста близки параметри в сравнение със „случайно“ закупените копия. От опит можем да кажем, че от 20 бр. транзистори (стандартно количество от една опаковка), почти винаги можете да изберете две двойки транзистори за стерео комплекса UMZCH. Имаше случаи на повече „успешни улови“ - четири чифта от 20 броя. Ще ви разкажа за избора на транзистори малко по-късно.

Схематичната диаграма на UMZCH е показана на фиг. 1. Както можете да видите от диаграмата, това е доста просто. Симетрията на двете рамена на усилвателя се осигурява от симетрията на транзисторите.

Известно е, че диференциалното стъпало има много предимства пред конвенционалните двутактни вериги. Без да се задълбочаваме в теорията, трябва да се подчертае, че тази схема съдържа правилното „текущо“ управление на биполярни транзистори. Транзисторите на диференциалната каскада имат повишено изходно съпротивление (много по-високо от традиционното "люлеене" според ОК веригата), така че те могат да се считат за генератори на ток (източници на ток). По този начин се изпълнява текущият принцип на управление на изходните транзистори на UMZCH. Много точно се казва за влиянието на съвпадението на съпротивлението между транзисторните етапи върху нивото на нелинейното изкривяване в: „Известно е, че нелинейността на входната характеристика на транзистора I b = f (U b e ) се проявява най-много, когато усилвателят етапът работи от генератор на напрежение, т.е. изходното съпротивление на предходния етап е по-малко от входното съпротивление на следващия. В този случай изходният сигнал на транзистора - колекторният или емитерният ток - се апроксимира чрез експоненциална функция на напрежението база-емитер U е, а хармоничният коефициент от порядъка на 1% се постига при стойност на това напрежение, равна на само 1 mV (!) , Това обяснява причините за появата на изкривявания в много транзисторни UMZCH. Жалко, че на практика никой не обръща нужното внимание на този факт.И какво, транзисторите "умират" в UMZCH (като динозаври?!), сякаш няма изход от сегашните обстоятелства, освен как да използвате тръбни вериги ...

Но преди да започнете да навивате трудоемкия изходен трансформатор, все пак трябва да се занимавате със симетричната транзисторна верига на UMZCH. Гледайки напред, ще кажа също, че UMZCH, използващи транзистори с полеви ефекти, също са сглобени с помощта на подобна схема; ще говорим за това някой друг път.

Друга особеност на схемата на фиг. 1 е увеличеният (в сравнение с традиционните UMZCH) брой захранвания. Не трябва да се страхувате от това, тъй като капацитетът на филтърните кондензатори е просто разделен на два канала по равно. А разделянето на захранванията в каналите UMZCH само подобрява параметрите на стерео комплекса като цяло. Напреженията на източниците E1 и E2 не са стабилизирани и трябва да се използва стабилизатор на напрежение (40 волта) като E3.

Говорейки за теоретичните проблеми на двутактните вериги и транзистора UMZCH като цяло, е необходимо да се анализира още една каскада (или няколко такива каскади) - бас рефлекс. Дългосрочните експерименти потвърждават факта на значително влошаване на качеството на възпроизвеждане на звука поради тези каскади. След като сте сглобили напълно симетрична верига и дори с внимателно подбрани части, трябва да се изправите пред проблема с басрефлексните вериги. Установено е, че тези каскади са способни да внасят много големи изкривявания (разликата във формата на синусоида за полувълни може да се наблюдава на екрана на осцилоскопа дори без използването на допълнителни вериги). Горното се отнася напълно за прости схеми на тръбни версии на фазови инверторни усилватели. Вие избирате стойностите във веригата, за да получите равенство в амплитудите на двете полувълни (синусоиди) на антифазния сигнал с помощта на висококачествен цифров волтметър, а субективното изследване изисква (на ухо!) завъртане на тримера резисторни плъзгачи далеч от този „инструментален“ метод за регулиране на нивата.

Вглеждайки се във формата на синусоида на екрана на осцилоскопа, можете да видите „интересни“ изкривявания - при единия изход на басрефлекса те са по-широки (по честотната ос), при другия са „по-тънки“, т.е. Площта на синусоидалната фигура е различна за директни и фазово-инвертирани сигнали. Ухото ясно разпознава това и трябва да „декоригирате“ настройката. Изключително нежелателно е да се изравнява синусоидата във фазово обърнати каскади с дълбок OOS. Необходимо е да се премахнат причините за асиметрия в тези каскади по други начини на схемата, в противен случай фазово обърнатата каскада може да въведе много забележими „транзисторни“ изкривявания, чието ниво ще бъде сравнимо с изкривяванията на изходния етап на UMZCH ( !). Ето как се случва, че фазовият инвертор е основната единица за асиметрия за всеки двутактен UMZCH (било то транзистор, тръба или комбинирани UMZCH вериги), ако, разбира се, усилващите елементи в рамената са предварително избрани с подобни параметри , иначе няма смисъл да очакваш нещо от толкова добри звукови схеми.

Най-лесните за изпълнение вериги за фазова инверсия, които работят добре, са тръбните опции. Техните по-прости „аналози“ са транзистори с полеви ефекти, които (само!) С компетентен подход към дизайна на веригата са напълно способни да се конкурират с тръбни усилватели. И ако аудиофилите не се страхуват да използват съвпадащи трансформатори в изходните етапи, където този „хардуер“ все още „звучи“, тогава трансформаторите могат да се използват с чиста съвест в предишните етапи. Имам предвид фазово-инвертирани каскади, където амплитудата на тока (а именно този компонент има вредно въздействие върху хардуера) е малка, а амплитудата на напрежението достига стойност от само няколко волта.

Няма съмнение, че всеки трансформатор е нещо като крачка назад във веригите в ерата на гигахерцовите Pentium. Но има няколко „но“, които е много подходящо да си спомняте от време на време. Първо, добре направен преходен или съвпадащ трансформатор никога няма да въведе толкова много нелинейни изкривявания, тъй като няколко "грешни" усилвателни стъпала могат да въведат голямо разнообразие от изкривявания.Второ, трансформаторният фазов инвертор наистина ви позволява да постигнете реална симетрия на антифазните сигнали, сигналите от неговите намотки са наистина близки един до друг както по форма, така и по амплитуда.В допълнение, той е пасивен и неговите характеристики не зависят от захранващите напрежения.И ако вашият UMZCH е наистина симетричен (в този случай имаме предвид неговите входни импеданси), тогава асиметрията на UMZCH ще вече се определя от по-голямо разпространение на параметрите на радиокомпонентите в рамената на UMZCH, отколкото от фазово-инвертираната каскада.Следователно не се препоръчва да се използва в такъв UMZCH има радиоелементи с допустими отклонения от повече от 5% ( изключение правят само веригите на генератора на ток, захранващ диференциалната каскада). Трябва да знаете, че ако параметрите на транзисторите в рамената на UMZCH варират с повече от 20%, точността на резисторите вече губи своята релевантност. Обратно, когато се използват добре подбрани транзистори, има смисъл да се използват резистори с 1% толеранс. Разбира се, те могат да бъдат избрани с помощта на добър цифров омметър.

Един от най-успешните схеми на фазов инвертор е показан на фиг. 2. На пръв поглед твърде прост, той все пак изисква голямо внимание към себе си, тъй като има няколко „тайни“. Първият е правилният избор транзистори според параметрите. Транзисторите VT1 и VT2 не трябва да имат значителни утечки между електродите (което означава връзки порта-източник). В допълнение, транзисторите трябва да имат сходни параметри, особено по отношение на началния ток на изтичане - екземплярите с I начален ток са най-подходящи тук. 30-70 mA. Захранващите напрежения трябва да бъдат стабилизирани, въпреки че коефициентът на стабилизация на захранването не играе съществена роля, освен това отрицателното напрежение може да бъде взето от стабилизатора UMZCH. За да се гарантира, че електролитните кондензатори внасят по-малко изкривявания, те са шунтирани с неелектролитни кондензатори - тип K73-17.

Нека да разгледаме малко по-подробно производствените характеристики на основното устройство в тази схема - фазово разделен (фазообърнат) трансформатор. Както индуктивността на изтичане, така и обхватът на ефективно възпроизвежданите честоти, да не говорим за нивото на различни изкривявания, зависят от точността на неговото производство. И така, двете основни тайни на технологичния процес на производство на този трансформатор са следните. Първата е необходимостта да се изостави простото навиване на намотките. Давам два варианта за навиване на този трансформатор който ползвах. Първият е показан на фиг. 3, вторият - на фиг. 4. Същността на този метод на навиване е следната. Всяка от намотките (I, II или III) се състои от няколко намотки, съдържащи строго еднакъв брой навивки. Всякаква грешка в броя на завъртанията трябва да се избягва, т.е. разлики в завоите между намотките. Затова беше решено трансформаторът да се навие по отдавна доказан метод. Съгласно фиг. 3 се използват шест проводника (например PELSHO-0.25). Необходимата дължина на намотаващия проводник се изчислява предварително (не винаги и не всеки радиолюбител ще има под ръка шест намотки тел със същия диаметър), поставете шестте проводника заедно и навийте всички намотки едновременно. След това просто трябва да намерите крановете на необходимите намотки и да ги свържете по двойки и последователно. Според фиг. 4 за тази опция са използвани девет проводника. И все пак е необходимо да се навива по такъв начин, че жиците на един завой да не се разминават в различни посоки далеч и нашироко един от друг, а да се слепват в общата ролка. Навиването с отделни проводници е неприемливо, трансформаторът буквално ще „звъни“ в целия диапазон от аудио честоти, индуктивността на утечка ще се увеличи и изкривяването на UMZCH също ще се увеличи поради асиметрията на сигналите на изходите на трансформатора.

Да, и е много лесно да се направи грешка с определени методи за навиване на симетрични намотки. И грешка от няколко оборота се усеща от асиметрията на антифазните сигнали. Ако продължим откровено, беше произведен бас рефлекс трансформатор (в единичен вид, екземпляр) с... 15 ядра. Имаше експеримент, който беше включен в колекцията от страхотно звучащи дизайни на UMZCH. Още веднъж бих искал да кажа, че не трансформаторите са виновни за лошата работа на някои схеми, а техните дизайнери. По целия свят производството на тръбни UMZCH се разшири значително; по-голямата част от тях съдържат изолационни трансформатори (или по-скоро съвпадащи), без които тръбният етап (типичната верига на изходния етап на издърпване съдържа 2-4 тръби) е просто невъзможно да се съпостави със системи високоговорители с нисък импеданс. Разбира се, има и случаи на "супертръбни" UMZCH, които нямат изходни трансформатори. Тяхното място заеха или мощни допълващи се двойки полеви транзистори, или... батерия от паралелно свързани мощни лампови триоди. Но тази тема е извън обхвата на тази статия. В нашия случай всичко е много по-просто. Транзисторът VT1 (фиг. 2) от типа MOS, свързан във верига с общ дренаж (източник-последовател), работи на генератор на ток (източник на ток), направен на транзистор VT2. Не трябва да използвате мощни транзистори с полеви ефекти като KP904, те имат увеличен входен и пропускателен капацитет, което не може да не повлияе на работата на тази каскада.

Още един препъни камък, сериозен проблем при създаването на широколентов трансформатор, очаква дизайнера при избора на магнитна сърцевина. Тук е редно да добавя нещо към това, което може да се намери в достъпната за радиолюбителите литература. Различни дизайнерски опции както за радиолюбители, така и за професионалисти предполагат използването на различни материали за магнитните сърцевини на трансформаторите, които не биха причинили проблеми както при закупуването им, така и при използването им. Същността на методите е следната.

Ако вашият UMZCH ще работи на честоти над 1 kHz, тогава можете безопасно да използвате феритни сърцевини. Но трябва да се даде предпочитание на образци от магнитни ядра с най-висока магнитна пропускливост; ядрата от хоризонтални телевизионни трансформатори работят много добре. Дизайнерите трябва да бъдат предупредени да не използват ядра, които вече са били в експлоатация от дълго време. Известно е, че феритните продукти губят параметрите си с „възрастта“, включително първоначалната магнитна пропускливост; „уникалната“ старост ги убива не по-малко от, например, магнитите на дългосрочните високоговорители, които по някаква причина почти всички мълчат относно.

След това за сърцевините - ако UMZCH се използва като бас опция, тогава можете безопасно да използвате традиционни W-образни плочи на магнитни ядра. Трябва да се подчертае, че екранирането на всички подобни трансформатори беше почти навсякъде необходимост и изискване. Какво да правиш, за всичко трябва да се плати. Обикновено беше достатъчно да се направи „пашкул“ от обикновен покривен лист с дебелина 0,5 мм.

Тороидалните ядра също работят добре при ниски честоти. Между другото, използването им опростява унищожаването на всички видове смущения от мрежови трансформатори. Тук се запазва „обратимостта“ на предимствата на тороидалното ядро - в мрежовата версия се характеризира с малко външно радиационно поле, но във входните (сигнални) вериги е нечувствително към външни полета. Що се отнася до широколентовия вариант (20 - 20 000 Hz), най-правилното би било да се използват два различни вида ядра, разположени един до друг в един прозорец на рамката за навиване на намотките на трансформатора. Това елиминира блокирането както при високи честоти (тук работи феритно ядро), така и при ниски честоти (тук работи трансформаторна стомана). Допълнително подобряване на възпроизвеждането на звука в областта от 1-15 kHz се постига чрез покриване на плочите със стоманена сърцевина с лак, както се прави в тръбните UMZCH. Освен това всяка пластина „работи индивидуално“ като част от ядрото, което намалява всички видове загуби, дължащи се на вихрови токове. Нитролакът изсъхва бързо; тънък слой се нанася чрез просто потапяне на плочата в контейнер с лак.

Тази технология за производство на трансформатор в басрефлекс може да изглежда твърде трудоемка за мнозина, но повярвайте на думата ми - „играта си струва свещта“, защото „каквото се случва, идва“. А що се отнася до сложността, „нискотехнологичната“, можем да кажем следното - за един почивен ден беше възможно да се произведат два такива трансформатора без бързане и дори да се запоят намотките им в необходимия ред, което не може да се каже за изходните трансформатори за тръбни UMZCH.

Сега няколко думи за броя на завоите. Теорията изисква увеличаване на индуктивността на първичната намотка (I), като с увеличаването й обхватът на възпроизвежданите честоти се разширява към по-ниски честоти. Във всички конструкции навиването на намотките преди запълване на рамката беше напълно достатъчно; диаметърът на проводника беше използван 0,1 за 15 ядра, 0,15 за 9 ядра и 0,2 за 6-жилната версия. В последния случай е използван и съществуващият PELSHO 0,25.

За същото. За тези, които не понасят трансформатори, има и безтрансформаторен вариант - фиг.5. Това е най-простият. но напълно здрава версия на басрефлексната каскадна верига, която се използва не само в симетрични UMZCH вериги, но и в мощни мостови UMZCH. Простотата често е измамна, затова ще се огранича до критика на такива схеми, но смея да кажа, че е доста трудно да се симетрират областите на синусоидите; често е необходимо да се въведат допълнителни отклонения и балансиращи вериги, а качеството на възпроизвеждане на звука оставя много да се желае. Въпреки фазовите, амплитудните и честотните изкривявания, въведени от трансформаторите, те правят възможно постигането на почти линейна честотна характеристика в звуковия честотен диапазон, т.е. в целия диапазон от 20 Hz - 20 000 Hz. От 16 kHz и повече, капацитетът на намотките може да бъде засегнат, но допълнително увеличената площ на напречното сечение на магнитната сърцевина ни позволява частично да избегнем този проблем. Правилото е просто, подобно на мрежовите трансформатори: чрез увеличаване на площта на напречното сечение на магнитната верига на ядрото на трансформатора, например, два пъти. не се колебайте да намалите броя на завъртанията на намотките наполовина и т.н.

Разширете обхвата на ефективно възпроизвежданите честоти надолу, т.е. под 20 Hz, можете да го направите по следния начин. Полевите транзистори (VT1, VT2 - фиг. 2) се използват с големи стойности на I първоначално. и увеличете капацитета на кондензатора C4 до 4700 uF. Електролитните кондензатори работят много по-чисто, ако към тях се приложи директно поляризиращо напрежение от няколко волта. В този случай е много удобно да направите следното. Инсталирайте в горния (според диаграмата) транзистор VT1 екземпляр с начален ток на източване, по-голям от този на транзистора VT2. Можете да го направите още по-ефективно, като използвате балансиращ резистор за транзистор VT2, фрагмент от верига с такъв резистор е показан на фиг.6. Първоначално плъзгачът на настройващия резистор R2" е в долна (според диаграмата) позиция, премествайки плъзгача си нагоре причинява увеличаване на изтичащия ток на транзистора VT2, потенциалът на положителната плоча на кондензатора C4 става по-отрицателен. Обратният процес възниква, когато резисторът R2 се движи в обратна посока. По този начин можете да регулирате каскадата според най-подходящите режими, особено когато няма транзистори (VT1 и VT2) с близки стойности на I първоначално. , но трябва да инсталирате каквото имате под ръка...

Спрях се подробно на тази на пръв поглед много проста схема. Това е просто, но не и примитивно. Той също така има неоспорими предимства пред "всички преминаващи" галванично свързани вериги на усилвател-фаза инвертор. Първото такова предимство е потискането на инфра-нискочестотни смущения (например в електронни блокове за управление), второто е „отрязването“ на ултразвукови смущения като мощни радиостанции, различни ултразвукови инсталации и др. И едно по-положителното свойство на такава схема трябва да бъде специално подчертано. Говорим за липсата на проблеми при свързване на отлични симетрични вериги с асиметричен вход. Струва си да погледнете фиг. 5 и веднага става ясно (ако човек се е занимавал с това!), че проблемът с потенциалите тук просто не е решен по никакъв начин. Частично се решава чрез замяна на електролитния кондензатор с батерия от паралелно свързани неелектролитни, сякаш временно забавяне на свързването на високоговорителите ще реши всичко. Закъснението при свързване на акустичните системи към UMZCH наистина елиминира щраканията и пренапреженията при включване, но не може да реши проблема с допълнителните изкривявания поради различни потенциали и различни изходни импеданси на фазовия инвертор. Тази фазова инверторна усилвателна схема (фиг. 2) се използва успешно с различни UMZCH, включително симетрични тръбни.

Напоследък в периодичните издания можете да намерите UMZCH схеми, базирани на мощни KP901 и KP904. Но авторите не споменават, че транзисторите с полеви ефекти трябва да бъдат отхвърлени за токове на утечка. Ако, например, VT1 и VT2 (в схемата на фиг. 2) е очевидно необходимо да се използват висококачествени копия, тогава в каскади с големи амплитуди на напрежения и токове и най-важното - където входното съпротивление на MOS транзистор (намаляването му) не играе роля, можете да използвате дори по-лоши примери. След като достигнат максимални стойности на утечка, MOS транзисторите по правило са стабилни в бъдеще и по-нататъшно влошаване на техните параметри вече не се наблюдава с течение на времето (в повечето случаи).

Броят на транзисторите с повишени течове във веригата на затвора, например, в една опаковка (стандартно - 50 бр.) Може да варира от 10 до 20 бр. (или дори повече). Отхвърлянето на мощни транзистори не е трудно - просто сглобете вид стойка, например, съгласно фиг. 6 и включете цифров амперметър във веригата на портата (указателните инструменти в този случай са твърде чувствителни към претоварвания и са неудобни поради необходимостта от многократно превключване от обхват на обхват).

И сега, когато басрефлексът вече е произведен, можете да продължите към схемата на фиг. 1, т.е. върнете директно в UMZCH. Широко използваните съединители (гнезда) SSh-3, SSh-5 и други подобни изобщо не могат да се използват, както правят много дизайнери и производители. Контактното съпротивление на такава връзка е значително (0,01 - 0,1 Ohm!) И също се колебае в зависимост от протичащия ток (с увеличаване на тока, съпротивлението се увеличава!). Ето защо трябва да използвате мощни съединители (например от старо военно радио оборудване) с ниско контактно съпротивление. Същото важи и за релейните контакти в блока за защита на променлив ток срещу възможна поява на постоянно напрежение на изхода на UMZCH. И няма нужда да ги покривате (групите за контакт) с обратна връзка, за да намалите изкривяването. Повярвайте ми на думата, че на ухо (субективно изследване) те са практически нечуваеми (с достатъчно ниски контактни съпротивления), което не може да се каже за „електронните“ изкривявания, въведени от всички усилвателни стъпала, кондензатори и други компоненти на UMZCH, които със сигурност внасят ярки цветове в цялостната картина на възпроизвеждането на звука. Всички видове изкривявания могат да бъдат сведени до минимум чрез рационално използване на етапите на усилване (това важи особено за усилвателите на напрежение - колкото по-малко от тях, толкова по-добро е качеството на усиления сигнал). В този UMZCH има само един етап на усилване на напрежението - транзистор VT3 (ляво рамо) и VT4 (дясно рамо). Каскадата на транзистори VT6 и VT5 са просто съвпадащи (настоящи) емитерни последователи. Транзисторите VT3 и VT4 са избрани с h21 e повече от 50, VT6 и VT5 - повече от 150. В този случай няма да възникнат проблеми при работа на UMZCH при високи мощности. Отрицателното напрежение на обратната връзка за постоянен и променлив ток се подава към базите на транзисторите VT6 и VT5 чрез резистори R24 и R23. Дълбочината на тази обратна връзка е само около 20 dB, така че в UMZCH няма динамично изкривяване, но такава обратна връзка е напълно достатъчна, за да поддържа режимите на изходните транзистори VT7 и VT8 в необходимите граници. UMZCH е доста устойчив на HF самовъзбуждане. Простотата на схемата позволява бързото й разглобяване, тъй като захранването (-40 V) на драйвера и крайните транзистори (2 x 38 V) могат да бъдат изключени независимо. Пълната симетрия на усилвателя спомага за намаляване на нелинейните изкривявания и намаляване на чувствителността към пулсации на захранващото напрежение, както и допълнително потискане на смущенията в общ режим, пристигащи на двата входа на UMZCH. Недостатъкът на усилвателя е значителната зависимост на нелинейните изкривявания от h21 e на използваните транзистори, но ако транзисторите имат h21 out = 70 W), равна на 1,7 V (ефективна стойност).

Транзисторите VT1 и VT2 се използват като източник (генератор на ток), който захранва диференциалното стъпало (драйвер). Стойността на този ток 20...25 mA се задава с регулиращ резистор R3 (470 Ohm). Тъй като токът на покой също зависи от този ток, за термична стабилизация на последния, транзисторът VT1 се поставя върху радиатора на един от транзисторите на изходния етап (VT7 или VT8). Увеличаването на температурата на радиатора на изходния транзистор съответно се прехвърля към транзистора VT1, разположен на този радиатор, и когато последният се нагрява, отрицателният потенциал в основата на транзистора VT2 намалява. Това затваря транзистора VT2, токът през него намалява, което съответства на намаляване на тока на покой на изходните транзистори VT7 и VT8. По този начин токът на покой на изходните транзистори се стабилизира, когато техните радиатори са значително нагрети. Въпреки очевидната простота на прилагането на такава термична стабилизация, тя е доста ефективна и няма проблеми с надеждността на UMZCH. Много е удобно да се наблюдават токовете на диференциалните транзистори (VT3 и VT4) чрез спада на напрежението на резисторите R7 и R15 или R21 и R26. Тримерният резистор R11 е балансиращ резистор, използван за настройка на нулевия потенциал на високоговорителя (на изхода на UMZCH).

Схемата на устройството за защита на високоговорителя (фиг. 7) е направена по традиционната схема. Тъй като беше избран дизайнът за поставяне на UMZCH в отделни корпуси Всеки UMZCH имаше свои собствени звена за защита на акустичната система. Веригата за защита на високоговорителите е проста и надеждна; тази опция е преминала дългосрочни тестове в много дизайни и се е доказала като добра и надеждна, като повече от веднъж „спасява“ живота на скъпи високоговорители. Може да се счита за задоволителна работа на веригата, когато реле K1 е активирано, когато между точките A и B е приложено постоянно напрежение от 5 V. Много е лесно да се провери това с помощта на регулируемо захранване (с променливо изходно напрежение). Използвани са различни видове релета в различни конструкции и напрежението на захранването на това устройство също се променя в рамките на 30-50 V (за по-високи стойности на това напрежение транзисторите VT1 и VT2 трябва да бъдат заменени с единици с по-високо напрежение, за пример KT503E и др.)

Предпочитание за използване в защитния блок трябва да се дава на релета с най-високи токови групи контакти, с голяма площ на контактните контактни повърхности. Но релетата RES-9 или RES-10 изобщо не трябва да се използват - при високи изходни мощности на UMZCH те започват да въвеждат своите „уникални“ цветове в усиления сигнал. Устройството за защита на променлив ток се захранва от отделен токоизправител и е необходимо да се изключат всички галванични връзки на това устройство с UMZCH, с изключение само на сензорите за изходно напрежение - точките A и B са свързани към изходите на UMZCH.

Драйверите на двата канала могат да се захранват от един общ регулатор на напрежението. В този случай и двата канала на UMZCH са комбинирани в един корпус, а захранващите устройства са монтирани в друг корпус. Естествено, има широко поле за избор за всеки конкретен случай, за кого какво е по-подходящо като дизайн. Диаграмата на една от опциите на стабилизатора за захранване на драйверите е показана на фиг. 8. VT1 е сглобен на транзистор генератора на ток, захранващ транзистора VT2, необходимото напрежение на изхода на стабилизатора се задава чрез подстригващ резистор R6. Трябва да се подчертае, че максималната изходна мощност на UMZCH зависи преди всичко от напрежението на този стабилизатор. Но увеличаването на напрежението над 50 V не се препоръчва поради възможната повреда на драйверните транзистори VT3 и VT4. Общото стабилизиращо напрежение на ценеровите диоди трябва да бъде в диапазона 27-33 V. Токът през ценеровите диоди се избира от резистора R4. Резистор R1 е ограничаващ (ток) и предотвратява повреда на управляващия транзистор VT2. Последното е доста вероятно по време на процеса на настройка, докато увеличаването на захранването на драйвера може да деактивира целия UMZCH. След като инсталирате UMZCH, резистор R1 в стабилизатора може да бъде затворен с парче тел или не е нужно да правите това, тъй като драйверите консумират ток само малко повече от 50 mA - влиянието на резистора R1 върху параметрите на стабилизатора са незначителни при ниски токове на натоварване.

При блоков дизайн ще трябва напълно да разделите захранванията на двата UMZCH, включително драйверите. Но във всеки случай, за захранване на водача ви е необходим отделен токоизправител със собствена намотка в трансформатора. Показана е веригата на токоизправителя на фиг.9. Всеки UMZCH канал използва собствен силов трансформатор. Тази опция за проектиране има няколко предимства пред традиционното използване на един трансформатор. Първото нещо, което е възможно, е да се намали височината на блока като цяло, тъй като размерът (височината) на мрежовия трансформатор е значително намален с отделни захранващи трансформатори за всеки UMZCH. Освен това е по-лесно да се навива, тъй като диаметърът на навиващите проводници може да бъде намален с 1,4 пъти, без да се компрометира мощността на UMZCH. В тази връзка мрежовите намотки могат да бъдат включени в противофаза, за да се намалят смущенията в мрежата (това значително помага да се компенсира излъчването на трансформаторните полета, особено когато други вериги на усилвателя са поставени в същия корпус с UMZCH - тонални блокове, контрол на силата на звука и т.н.). Разделянето на захранващите вериги на изходните транзистори UMZCH позволява да се повиши качеството на възпроизвеждания сигнал, особено при ниски честоти (преходните изкривявания в нискочестотните канали също са намалени). За да се намали нивото на интермодулационното изкривяване, причинено от мрежовото захранване, в трансформаторите се въвеждат електростатични екрани (един слой жица, навита оборот към оборот).

Всички опции за дизайн на UMZCH използват тороидални магнитни ядра за трансформатори. Навиването се извършва ръчно с помощта на совалки. Можем също така да препоръчаме опростена версия на дизайна на захранването. За това се използва фабрично произведен LATR (копие от девет ампера е добро). Първичната намотка, като най-трудната в процеса на навиване, вече е готова, трябва само да навиете намотката на екрана и всички вторични намотки и трансформаторът ще работят перфектно. Прозорецът му е достатъчно просторен, за да побере намотките за двата канала на UMZCH. Освен това е възможно захранването на драйверите и фазоинверторните усилватели от обикновени стабилизатори, „спестявайки“ в този случай две намотки. Недостатъкът на такъв трансформатор е неговата голяма височина (с изключение, разбира се, на горните обстоятелства).

Сега за подробностите. Не трябва да инсталирате нискочестотни диоди (като D242 и други подобни), за да захранвате UMZCH - изкривяването при високи честоти (от 10 kHz и повече) ще се увеличи; в допълнение, керамичните кондензатори бяха допълнително въведени в токоизправителните вериги, за да се намали интермодулационното изкривяване причинени от промени в проводимостта на диодите в момента на тяхната комутация. Това намалява влиянието на мрежовото захранване върху UMZCH, когато той работи на високи честоти в звуковия диапазон. Положението е още по-добро с качеството при шунтиране на електролитни кондензатори в силнотокови токоизправители (изходни етапи UMZCH) с неелектролитни. В същото време както първото, така и второто допълнение към токоизправителните вериги бяха доста ясно възприети чрез субективно изследване - слухов тест на работата на UMZCH; по-естествената му работа беше отбелязана при възпроизвеждане на няколко HF компонента с различни честоти.

Относно транзисторите. Не си струва да заменяте транзисторите VT3 и VT4 с копия, които са по-лоши от гледна точка на честотните свойства (KT814, например), тъй като коефициентът на хармоника се увеличава поне два пъти (в HF секцията и дори повече). Това е много забележимо на ухо; средните честоти се възпроизвеждат неестествено. За да се опрости дизайна на UMZCH, в изходния етап се използват композитни транзистори от серията KT827A. И въпреки че те по принцип са доста надеждни, те все още трябва да бъдат проверени за максимално издържано (всеки екземпляр има свой собствен) напрежение колектор-емитер (което означава напрежение в посока напред Uke макс. за затворен транзистор). За да направите това, основата на транзистора е свързана към емитера чрез резистор от 100 ома и напрежението се прилага, като постепенно се увеличава: към колектора - плюс, към емитера - минус. Екземпляри, които отчитат потока на ток (граница на амперметър - 100 μA) за Uke = 100 V, не са подходящи за този дизайн. Може и да работят, но не за дълго... Екземплярите без такива „течове” работят надеждно с години, без да създават проблеми. Диаграмата на изпитвателния стенд е показана на фиг. 10. Естествено, параметрите серията KT827 иска да бъде най-добрата, особено по отношение на техните честотни характеристики. Поради това те бяха заменени с „композитни“ транзистори, сглобени на KT940 и KT872. Необходимо е само да изберете KT872 с възможно най-големия h21 e, тъй като KT940 няма I to max достатъчно голям. Този еквивалент работи отлично в целия аудио диапазон и особено при високи честоти. Схемата за свързване на два транзистора вместо един композитен тип KT827A е показана на фиг. 11. Транзисторът VT1 може да бъде заменен с KT815G, а VT2 с почти всеки мощен (P до> 50 W и с U e> 30).

Използваните резистори са тип C2-13 (0,25 W), MLT. Кондензатори типове K73-17, K50-35 и др. Настройката на правилно (без грешки) сглобен UMZCH се състои в настройка на тока на покой на транзисторите на изходния етап на UMZCH - VT7 и VT8 в рамките на 40-70 mA. Много е удобно да се следи стойността на тока на покой чрез спада на напрежението на резисторите R27 и R29. Токът на покой се задава от резистор R3. Близко до нула постоянно изходно напрежение на изхода на UMZCH се задава с балансиращ резистор R11 (постига се потенциална разлика не повече от 100 mV).

ЛИТЕРАТУРА

Сухов Н.Е. и др.. Висококачествена технология за възпроизвеждане на звук - Киев, "Техника", 1985 г
Сухов Н.Е. Висока вярност UMZCH. - "Радио", 1989 г. - № 6, № 7.
Сухов Н.Е. По въпроса за оценката на нелинейните изкривявания на UMZCH. - "Радио", № 5. 1989 г.

Няколко думи за грешките при инсталиране:
За да подобрим четливостта на веригите, нека разгледаме усилвател на мощност с две двойки крайни транзистори с полеви ефекти и захранване от ±45 V.
Като първа грешка, нека се опитаме да "запоим" ценеровите диоди VD1 и VD2 с грешен поляритет (правилното свързване е показано на фигура 11). Картата на напрежението ще приеме формата, показана на фигура 12.

Фигура 11 Разводка на ценерови диоди BZX84C15 (обаче разводката на диодите е същата).

Фигура 12 Карта на напрежението на усилвател на мощност с неправилна инсталация на ценерови диоди VD1 и VD2.

Тези ценерови диоди са необходими за генериране на захранващо напрежение за операционния усилвател и са избрани при 15 V единствено защото това напрежение е оптимално за този операционен усилвател. Усилвателят запазва производителността си без загуба на качество дори при използване на близки номинални стойности - 12 V, 13 V, 18 V (но не повече от 18 V). Ако е инсталиран неправилно, вместо необходимото захранващо напрежение, опционният усилвател получава само падащото напрежение в n-p прехода на ценеровите диоди. Токът се регулира нормално, на изхода на усилвателя има малко постоянно напрежение и няма изходен сигнал.
Също така е възможно диодите VD3 и VD4 да са инсталирани неправилно. В този случай токът на покой е ограничен само от стойностите на резисторите R5, R6 и може да достигне критична стойност. На изхода на усилвателя ще има сигнал, но доста бързото нагряване на крайните транзистори определено ще доведе до тяхното прегряване и повреда на усилвателя. Картата на напрежението и тока за тази грешка е показана на фигури 13 и 14.

Фигура 13 Карта на напрежението на усилвателя с неправилна инсталация на диоди за термична стабилизация.

Фигура 14 Карта на тока на усилвателя с неправилна инсталация на диоди за термична стабилизация.

Следващата популярна инсталационна грешка може да бъде неправилно инсталиране на транзистори от предпоследния етап (драйвери). В този случай картата на напрежението на усилвателя приема формата, показана на Фигура 15. В този случай транзисторите на терминалната каскада са напълно затворени и няма признаци на звук на изхода на усилвателя, а нивото на постоянно напрежение е възможно най-близо до нулата.

Фигура 15 Карта на напрежението за неправилно инсталиране на транзистори в драйверното стъпало.

На следващо място, най-опасната грешка е, че транзисторите на драйверното стъпало са объркани, а също така е объркана разводката, в резултат на което това, което е приложено към клемите на транзисторите VT1 и VT2, е правилно и те работят в емитер последовател режим. В този случай токът през крайното стъпало зависи от положението на плъзгача на тримиращия резистор и може да бъде от 10 до 15 A, което във всеки случай ще доведе до претоварване на захранването и бързо нагряване на крайните транзистори. Фигура 16 показва токовете в средното положение на регулиращия резистор.

Фигура 16 Текуща карта, когато транзисторите на етапа на драйвера са инсталирани неправилно, разводката също е объркана.

Малко вероятно е да се запои изходът на крайните полеви транзистори IRFP240 - IRFP9240 обратно, но е възможно да се разменят на места доста често. В този случай диодите, инсталирани в транзисторите, са в трудна ситуация - напрежението, подадено към тях, има полярност, съответстваща на минималното им съпротивление, което причинява максимална консумация от захранването и колко бързо изгарят зависи повече от късмета, отколкото от законите на физиката.
Фойерверки на платката могат да се случат и по още една причина - продават се ценерови диоди с мощност 1,3 W в опаковка, същата като диодите 1N4007, така че преди да инсталирате ценерови диоди на платката, ако са в черен корпус, трябва да ги разгледате по-отблизо при надписите по корпуса. При инсталиране на диоди вместо ценерови диоди, захранващото напрежение на операционния усилвател е ограничено само от стойностите на резисторите R3 и R4 и консумацията на ток на самия операционен усилвател. Във всеки случай получената стойност на напрежението е значително по-голяма от максималното захранващо напрежение за даден оп-усилвател, което води до неговата повреда, понякога с изстрелване на част от корпуса на самия оп-усилвател и след това постоянно напрежение може да се появи на изхода му, близко до захранващото напрежение на усилвателя, което ще доведе до появата на постоянно напрежение на изхода на самия усилвател. По правило крайната каскада в този случай остава работеща.
И накрая, няколко думи за стойностите на резисторите R3 и R4, които зависят от захранващото напрежение на усилвателя. 2,7 kOhm е най-универсалният, но при захранване на усилвателя с напрежение ±80 V (само до 8 Ohm натоварване), тези резистори ще разсеят около 1,5 W, така че трябва да се замени с резистор 5,6 kOhm или 6,2 kOhm , което ще намали генерираната топлинна мощност до 0,7 W.

E K B BD135; BD137

H&S IRF240 - IRF9240

Този усилвател заслужено спечели своите фенове и започна да придобива нови версии. На първо място, веригата за генериране на преднапрежение на първия транзисторен етап беше променена. Освен това във веригата е въведена защита от претоварване.
В резултат на модификациите електрическата схема на усилвател на мощност с полеви транзистори на изхода придобива следната форма:

НАРАСТВА

Опциите на PCB са показани в графичен формат (трябва да бъдат мащабирани)

Външният вид на получената модификация на усилвателя на мощността е показан на снимките по-долу:

Остава само да добавим муха в мехлема...
Факт е, че полевите транзистори IRFP240 и IRFP9240, използвани в усилвателя, бяха прекратени от разработчика International Rectifier (IR), който обърна повече внимание на качеството на своите продукти. Основният проблем с тези транзистори е, че те са предназначени за използване в захранвания, но се оказват доста подходящи за оборудване за аудио усилване. Повишеното внимание на International Rectifier към качеството на произведените компоненти направи възможно, без да се избират транзистори, да се свържат няколко транзистора паралелно, без да се притеснявате за разликите в характеристиките на транзисторите - разпространението не надвишава 2%, което е напълно приемливо.
Днес транзисторите IRFP240 и IRFP9240 се произвеждат от Vishay Siliconix, който не е толкова чувствителен към своите продукти и параметрите на транзисторите са станали подходящи само за захранвания - разпространението на „коефициента на усилване“ на транзисторите от една партида надвишава 15% . Това елиминира паралелното свързване без предварителна селекция, а броят на тестваните транзистори за селекция 4 също надхвърля няколко десетки копия.
В тази връзка, преди да сглобите този усилвател, първо трябва да разберете коя марка транзистори можете да получите. Ако Vishay Siliconix се продава във вашите магазини, тогава силно се препоръчва да откажете да сглобите този усилвател на мощност - рискувате да похарчите доста пари и да не постигнете нищо.
Въпреки това, работата по разработването на "ВЕРСИЯ 2" на този усилвател на мощност и липсата на прилични и евтини транзистори с полеви ефекти за изходния етап ни накара да се замислим малко за бъдещето на тази схема. В резултат на това беше симулирана „ВЕРСИЯ 3“, използвайки вместо транзистори с полеви ефекти IRFP240 - IRFP9240 от Vishay Siliconix биполярна двойка от TOSHIBA - 2SA1943 - 2SC5200, които днес все още са с доста прилично качество.
Схематичната диаграма на новата версия на усилвателя включва подобрения от "ВЕРСИЯ 2" и е претърпяла промени в изходния етап, което прави възможно изоставянето на използването на полеви транзистори. Схемата на веригата е показана по-долу:

Схематична диаграма с използване на транзистори с полеви ефекти като повторители УВЕЛИЧИ

В тази версия полевите транзистори се запазват, но се използват като последователи на напрежение, което значително облекчава натоварването на драйверното стъпало. В защитната система е въведена малка положителна връзка, за да се избегне възбуждане на усилвателя на мощността при границата на работа на защитата.
Печатната платка е в процес на разработка, приблизително резултатите от реални измервания и работеща печатна платка ще се появят в края на ноември, но засега можем да предложим графика за измерване на THD, получена от MICROCAP. Можете да прочетете повече за тази програма.

UMZCH с допълващи полеви транзистори

Представяме на читателите версия на сто ватов UMZCH с полеви транзистори. В този дизайн корпусите на силовите транзистори могат да бъдат монтирани на общ радиатор без изолационни дистанционни елементи и това значително подобрява топлопреминаването. Като втори вариант за захранване се предлага мощен импулсен преобразувател, който трябва да има доста ниско ниво на самосмущение.

Използването на транзистори с полеви ефекти (FET) в UMZCH доскоро беше възпрепятствано от оскъдна гама от допълнителни транзистори, както и от тяхното ниско работно напрежение. Качеството на възпроизвеждане на звук чрез UMZCH на PT често се оценява на нивото на тръбните усилватели и дори по-високо поради факта, че в сравнение с усилвателите, базирани на биполярни транзистори, те създават по-малко нелинейни и интермодулационни изкривявания, а също така имат по-плавно увеличение на изкривяване при претоварване. Те превъзхождат ламповите усилватели както по отношение на демпфиране на натоварването, така и по отношение на ширината на работната звукова честотна лента. Честотата на прекъсване на такива усилватели без отрицателна обратна връзка е значително по-висока от тази на UMZCH, базирани на биполярни транзистори, което има благоприятен ефект върху всички видове изкривявания.

Нелинейните изкривявания в UMZCH се внасят главно от изходния етап и за намаляването им обикновено се използва общ OOS. Изкривяването във входния диференциален етап, използвано като суматор на сигнали от източника и общата OOS верига, може да е малко, но е невъзможно да се намали с помощта на общата OOS

Капацитетът на претоварване на диференциалната каскада при използване на транзистори с полеви ефекти е приблизително 100...200 пъти по-висок, отколкото при биполярни транзистори.

Използването на транзистори с полеви ефекти в изходния етап на UMZCH позволява да се изоставят традиционните дву- и тристепенни повторители на Дарлингтън с присъщите им недостатъци.

Добри резултати се получават при използване на полеви транзистори със структура метал-диелектрик-полупроводник (MDS) в изходния етап. Поради факта, че токът в изходната верига се контролира от входното напрежение (подобно на електрическите вакуумни устройства), при големи токове производителността на каскадата на полеви MOS транзистори в режим на превключване е доста висока (τ = 50 ns). Такива каскади имат добри преносни свойства при високи честоти и имат ефект на самостабилизиране на температурата.

Предимствата на транзисторите с полеви ефекти включват:

ниска мощност на управление в статични и динамични режими;
липса на термично разрушаване и ниска чувствителност към вторично разрушаване;
термична стабилизация на изтичащия ток, осигуряваща възможност за паралелно свързване на транзистори;
предавателната характеристика е близка до линейна или квадратична;
висока производителност в режим на превключване, като по този начин се намаляват динамичните загуби;
отсъствие на феномена на натрупване на излишни носители в структурата;
ниско ниво на шум,
малки размери и тегло, дълъг експлоатационен живот.

Но освен предимствата, тези устройства имат и недостатъци:

повреда поради електрическо пренапрежение;
При ниски честоти (под 100 Hz) може да възникне термично изкривяване. При тези честоти сигналът се променя толкова бавно, че за един полупериод температурата на кристала има време да се промени и следователно праговото напрежение и транскондуктивността на транзисторите се променят.

Последният отбелязан недостатък ограничава изходната мощност, особено при ниски захранващи напрежения; Изходът е паралелно включване на транзистори и въвеждане на ООС.

Трябва да се отбележи, че наскоро чуждестранни компании (например Exicon и др.) Разработиха много транзистори с полеви ефекти, подходящи за аудио оборудване: EC-10N20, 2SK133-2SK135, 2SK175, 2SK176 с канал от n-тип; EC-10P20, 2SJ48-2SJ50, 2SJ55, 2SJ56 с p-тип канал. Такива транзистори се отличават със слаба зависимост на транспроводимостта (допускане на пренос) от тока на изтичане и изгладени изходни I-V характеристики

Параметрите на някои транзистори с полеви ефекти, включително тези, произведени от Минското производствено обединение "Интеграл", са дадени в таблица. 1.

Повечето транзисторни безтрансформаторни UMZCH са направени с помощта на полумостова схема. В този случай товарът е свързан към диагонала на моста, образуван от два захранващи блока и два изходни транзистора на усилвателя (фиг. 1).

Когато нямаше допълнителни транзистори, изходният етап на UMZCH се изпълняваше главно на транзистори със същата структура с товар и източник на захранване, свързан към общ проводник (фиг. 1, а) Две възможни опции за управление на изходните транзистори са представени на фиг. 2.

При първия от тях (фиг. 2,а) управлението на долното рамо на изходното стъпало е в по-благоприятни условия. Тъй като промяната в захранващото напрежение е малка, ефектът на Милър (динамичен входен капацитет) и ефектът на Ърли (зависимост на колекторния ток от напрежението емитер-колектор) практически не се появяват. Веригата за управление на горната част на рамото е свързана тук последователно със самия товар, следователно, без да се предприемат допълнителни мерки (например каскодно включване на устройства), тези ефекти се проявяват в значителна степен. Въз основа на този принцип са разработени редица успешни UMZCH.

Съгласно втория вариант (фиг. 2.6 - MIS транзисторите са по-съвместими с тази структура), например са разработени редица UMZCH. Но дори и в такива каскади е трудно да се осигури симетрия на управление на изходните транзистори, дори и с използването на токови генератори. Друг пример за балансиране чрез входно съпротивление е внедряването на рамена на усилвател в квазикомплементарна верига или използването на допълнителни транзистори (виж Фиг. 1, b) c.

Желанието да се балансират рамената на изходния етап на усилватели, направени на транзистори със същата проводимост, доведе до разработването на усилватели с незаземен товар съгласно схемата на фиг. 1,g. Но дори и тук не е възможно да се постигне пълна симетрия на предишните каскади. Веригите на отрицателната обратна връзка от всяко рамо на изходния етап са неравномерни; Веригите OOS на тези етапи контролират напрежението на товара по отношение на изходното напрежение на противоположната страна. Освен това такова схемно решение изисква изолирани захранвания. Поради тези недостатъци не е намерил широко приложение.

С появата на допълнителни биполярни и полеви транзистори, изходните етапи на UMZCH са изградени главно според схемите на фиг. 1, б, в. Но дори и при тези опции е необходимо да се използват високоволтови устройства за задвижване на изходния етап. Транзисторите на етапа на предварителния изход работят с високо напрежение и следователно са обект на ефектите на Милър и Ърли и без обща обратна връзка въвеждат значително изкривяване, което изисква високи динамични характеристики от тях. Захранването на предварителните стъпала с повишено напрежение също намалява ефективността на усилвателя.

Ако на фиг. 1, b, c преместете точката на свързване с общия проводник към противоположното рамо на диагонала на моста, получаваме опциите на фиг. 1,d и 1,f, съответно. В каскадната структура съгласно схемата на фиг. 1,e автоматично решава проблема с изолирането на изходните транзистори от корпуса. Усилвателите, направени по такива схеми, са лишени от редица изброени недостатъци.

Характеристики на схемата на усилвателя

Предлагаме на радиолюбителите инвертиращ UMZCH (фиг. 3), съответстващ на блоковата схема на изходния етап на фиг. 1,д.

(щракнете за уголемяване)

Входният диференциален етап е направен с помощта на полеви транзистори (VT1, VT2 и DA1) в симетрична верига. Техните предимства в диференциалната каскада са добре известни: висока линейност и капацитет на претоварване, нисък шум. Използването на транзистори с полеви ефекти значително опрости тази каскада, тъй като нямаше нужда от генератори на ток. За да се увеличи усилването с отворена верига за обратна връзка, сигналът се отстранява от двете рамена на диференциалното стъпало и пред последващия усилвател на напрежението се монтира емитер на транзистори VT3, VT4.

Вторият етап е направен с помощта на транзистори VT5-VT10, използвайки комбинирана каскодна верига с проследяваща мощност. Това захранване на OE каскадата неутрализира входния динамичен капацитет в транзистора и зависимостта на колекторния ток от напрежението емитер-колектор. Изходният етап на този етап използва високочестотни BSIT транзистори, които в сравнение с биполярните транзистори (KP959 срещу KT940) имат два пъти по-висока честота на срязване и четири пъти по-голям капацитет на източване (колектор).

Използването на изходен етап, захранван от отделни изолирани източници, направи възможно да се откаже от захранване с ниско напрежение (9 V) за предусилвателя.

Изходният етап е направен от мощни MOS транзистори, а дренажните им клеми (и топлоразсейващите фланци на корпусите) са свързани към общ проводник, което опростява дизайна и монтажа на усилвателя.

Мощните MOS транзистори, за разлика от биполярните, имат по-малко разпръскване на параметрите, което улеснява паралелното им свързване. Основното разпространение на токовете между устройствата възниква поради неравенството на праговите напрежения и разпространението на входните капацитети. Въвеждането на допълнителни резистори със съпротивление от 50-200 ома във веригата на портата осигурява почти пълно изравняване на закъсненията за включване и изключване и елиминира разпространението на токове по време на превключване.

Всички етапи на усилвателя се покриват от локален и общ OOS.

Основни технически характеристики

С отворена обратна връзка (R6 заменен с 22 MOhm, C4 изключен)
Гранична честота, kHz......300
Усилване на напрежението, dB......43
Коефициент на хармоника в режим AB, %, не повече......2

С активиран OOS

Изходна мощност, W при натоварване 4 Ohm......100
при товар 8 ома......60
Възпроизводим честотен диапазон, Hz......4...300000
Коефициент на хармоника, %, не повече......0,2
Номинално входно напрежение, V......2
Ток на покой на изходното стъпало, A......0.15
Входно съпротивление, kOhm.....24

Поради факта, че граничната честота на усилвателя с отворена верига е относително висока, дълбочината на обратната връзка и хармоничното изкривяване са почти постоянни в целия честотен диапазон.

Отдолу работната честотна лента на UMZCH е ограничена от капацитета на кондензатора C1, отгоре - от C4 (с капацитет 1,5 pF, граничната честота е 450 kHz).

Конструкция и детайли

Усилвателят е изработен на платка от двустранно фолио от фибростъкло (фиг. 4).

Платката от страната на монтиране на елементите се запълва максимално с фолио, свързано с общ проводник. Транзисторите VT8, VT9 са оборудвани с малки пластинчати радиатори под формата на "флаг". Буталата са монтирани в отворите за дренажните клеми на мощни транзистори с полеви ефекти; Клемите за източване на транзисторите VT11, VT14 са свързани към общия проводник от страната на фолиото (маркирани с кръстове на фигурата).

Буталата са монтирани в отвори 5-7 на платката за свързване на проводниците на мрежовия трансформатор и отворите за джъмпери. Резисторите R19, R20, R22, R23 са изработени от манганинова тел с диаметър 0,5 и дължина 150 mm. За потискане на индуктивността жицата се сгъва наполовина и, сгъната (бифиларно), се навива на дорник с диаметър 4 mm.

Индукторът L1 е навит с проводник PEV-2 на 0,8 оборота, за да се обърне цялата повърхност на 2 W резистор (MLT или подобен).

Кондензатори C1, C5, C10, C11 - K73-17, като C10 и C11 са запоени от страната на печатната платка към клемите на кондензаторите C8 и C9. Кондензатори C2, C3 - оксид K50-35; кондензатор C4 - K10-62 или KD-2; C12 - K10-17 или K73-17.

Транзисторите с полеви ефекти с канал от n-тип (VT1, VT2) трябва да бъдат избрани с приблизително същия начален ток на изтичане като транзисторите в модула DA1. По отношение на напрежението на прекъсване те не трябва да се различават с повече от 20%. Микровъзел DA1 K504NTZB може да бъде заменен с K504NT4B. Възможно е да се използва избрана двойка транзистори KP10ZL (също с индекси G, M, D); KP307V - KP307B (също A, E), KP302A или транзисторен монтаж KPS315A, KPS315B (в този случай платката ще трябва да бъде преработена).

В позиции VT8, VT9 можете да използвате и допълнителни транзистори от серията KT851, KT850, както и KT814G, KT815G (с гранична честота 40 MHz) от Минската асоциация "Интеграл".

В допълнение към посочените в таблицата можете да използвате например следните двойки MIS транзистори: IRF530 и IRF9530; 2SK216 и 2SJ79; 2SK133-2SK135 и 2SJ48-2SJ50; 2SK175-2SK176 и 2SJ55-2SJ56.

За стерео версията захранването се подава към всеки усилвател от отделен трансформатор, за предпочитане с пръстеновидна или пръчкова (PL) магнитна верига, с мощност 180...200 W. Между първичната и вторичната намотка се поставя слой от екранираща намотка с проводник PEV-2 0,5; един от неговите терминали е свързан към общия проводник. Изводите на вторичните намотки са свързани към платката на усилвателя с екраниран проводник, а екранът е свързан към общия проводник на платката. На един от мрежовите трансформатори са поставени намотките за токоизправителите на предусилвателите. Стабилизаторите на напрежението са направени на микросхеми IL7809AC (+9 V), IL7909AC (-9 V) - не са показани на диаграмата. За подаване на захранване 2x9 V към платката се използва конекторът ONP-KG-26-3 (XS1).

При настройка оптималният ток на диференциалното стъпало се настройва чрез регулиране на резистора R3, за да се сведе до минимум изкривяването при максимална мощност (приблизително в средата на работната секция). Резисторите R4, R5 са проектирани за ток от около 2...3 mA във всяко рамо с начален ток на изтичане от около 4...6 mA. При по-нисък начален ток на източване, съпротивлението на тези резистори трябва да се увеличи пропорционално.

Токът на покой на изходните транзистори в диапазона от 120... 150 mA се настройва чрез подстригващ резистор R3 и, ако е необходимо, чрез избор на резистори R13, R14.

Импулсен захранващ блок

За тези радиолюбители, които изпитват затруднения при закупуването и навиването на големи мрежови трансформатори, се предлага импулсно захранване за изходните етапи на UMZCH. В този случай предусилвателят може да се захранва от стабилизирано захранване с ниска мощност.

Импулсно захранване (схемата му е показано на фиг. 5) е нерегулиран самоосцилиращ полумостов инвертор. Използването на пропорционално управление на тока на инверторните транзистори в комбинация с превключващ трансформатор с възможност за насищане позволява активният транзистор автоматично да бъде премахнат от насищане по време на превключване. Това намалява времето за разсейване на заряда в основата и елиминира преминаващия ток, а също така намалява загубите на мощност в управляващите вериги, повишавайки надеждността и ефективността на инвертора.

Спецификации на UPS

Изходна мощност, W, не повече......360
Изходно напрежение......2x40
Ефективност,%, не по-малко......95
Честота на преобразуване, kHz......25

На входа на мрежовия токоизправител е инсталиран филтър за потискане на смущения L1C1C2. Резистор R1 ограничава ударния ток на зареждащия кондензатор C3. Има джъмпер X1 последователно с резистора на платката, вместо който можете да включите дросел, за да подобрите филтрирането и да увеличите "твърдостта" на характеристиката на изходното натоварване.

Инверторът има две вериги за положителна обратна връзка: първата - за напрежение (използвайки намотки II в трансформатор Т1 и III - в Т2); вторият - по ток (с токов трансформатор: завой 2-3 и намотки 1-2, 4-5 на трансформатор Т2).

Устройството за задействане е направено на транзистор с едно преход VT3. След като преобразувателят започне, той се изключва поради наличието на диод VD15, тъй като времевата константа на веригата R6C8 е значително по-дълга от периода на преобразуване.

Особеността на инвертора е, че когато токоизправители с ниско напрежение работят с големи филтърни капацитети, той се нуждае от плавен старт. Плавният старт на блока се улеснява от дросели L2 и L3 и до известна степен от резистор R1.

Захранването е направено на печатна платка от едностранно фолио от фибростъкло с дебелина 2 мм. Чертежът на дъската е показан на фиг. 6.

(щракнете за уголемяване)

Данните за намотките на трансформаторите и информацията за магнитните ядра са дадени в таблица. 2. Всички намотки са направени с проводник PEV-2.

Преди навиване на трансформатори, острите ръбове на пръстените трябва да бъдат затъпени с шкурка или блок и да бъдат увити с лакирана кърпа (за T1 - пръстени, сгънати заедно на три слоя). Ако тази предварителна обработка не бъде направена, тогава е възможно лакираната тъкан да бъде притисната и навивките на проводника да бъдат окъсени с магнитната верига. В резултат на това токът на празен ход ще се увеличи рязко и трансформаторът ще се нагрее. Между намотки 1-2, 5-6-7 и 8-9-10, екраниращите намотки се навиват с проводник PEV-2 0,31 в един слой завой на завой, единият край на който (E1, E2) е свързан към общия проводник на УМЗЧ.

Намотка 2-3 на трансформатора T2 е намотка от тел с диаметър 1 mm върху намотка 6-7, запоена в краищата в печатна платка.

Дроселите L2 и L3 са направени на BZO бронирани магнитни ядра, изработени от 2000NM ферит. Намотките на дроселите се навиват в два проводника, докато рамката се запълни с проводник PEV-2 0,8. Като се има предвид, че дроселите работят с постоянен ток, между чашите е необходимо да се поставят уплътнения от немагнитен материал с дебелина 0,3 mm.

Дроселът L1 е тип D13-20, може да бъде направен и върху брониран магнитопровод B30, подобен на дроселите L2, L3, но без уплътнение, чрез навиване на намотките в два проводника MGTF-0,14 до запълване на рамката.

Транзисторите VT1 и VT2 са монтирани на радиатори от оребрен алуминиев профил с размери 55x50x15 mm чрез изолационни уплътнения. Вместо тези, посочени в диаграмата, можете да използвате транзистори KT8126A от Minsk Integral Production Association, както и MJE13007. Между изходите на захранването +40 V, -40 V и "тяхната" средна точка (ST1 и ST2) са свързани допълнителни оксидни кондензатори K50-6 (не са показани на диаграмата) с капацитет 2000 μF при 50 V. Тези четири кондензаторите са монтирани върху текстолитна плоча с размери 140x100 mm, закрепени с винтове върху радиаторите на мощни транзистори.

Кондензатори C1, C2 - K73-17 за напрежение 630 V, C3 - оксид K50-35B за 350 V, C4, C7 - K73-17 за 250 V, C5, C6 - K73-17 за 400 V, C8 - K10-17 .

Импулсното захранване е свързано към PA платката в непосредствена близост до клемите на кондензаторите C6-C11. В този случай диодният мост VD5-VD8 не е монтиран на PA платката.

За да забавите свързването на системите с високоговорители към UMZCH за продължителността на затихването на преходните процеси, които възникват по време на включване, и да изключите високоговорителите, когато на изхода на усилвателя се появи директно напрежение с всякаква полярност, можете да използвате просто или по-сложно защитно устройство.

Литература

Хлупнов А. Аматьорски нискочестотни усилватели. -М .: Енергия, 1976, стр. 22.
Акулиничев И. Нискочестотен усилвател със синфазен стабилизатор. – Радио, 1980, бр.З.с.47.
Garevskikh I. Широколентов усилвател на мощност. - Радио, 1979, № 6. с. 43.
Колосов В. Съвременен любителски магнетофон. - М.: Енергия, 1974.
Борисов С. MOS транзистори в нискочестотни усилватели. - Радио. 1983, № 11, стр. 36-39.
Дорофеев М. Режим B в AF усилватели на мощност. – Радио, 1991, бр.3, с. 53.
Сирицо А. Мощен бас усилвател. – Радио, 1978. No 8, с. 45-47.
Syritso A. Усилвател на мощност, базиран на интегрирани операционни усилватели. – Радио, 1984, бр.8, с. 35-37.
Якименко Н. Полеви транзистори в моста UMZCH. - Радио. 1986, № 9, с. 38, 39.
Виноградов В. AC защитно устройство. - Радио, 1987, № 8. с. тридесет.

Към днешна дата са разработени много версии на UMZCH с изходни етапи, базирани на транзистори с полеви ефекти. Привлекателността на тези транзистори като мощни усилвателни устройства е многократно отбелязвана от различни автори. При звукови честоти полеви транзистори (FET) действат като усилватели на ток, така че натоварването на предварителните стъпала е незначително и изходното стъпало на FET с изолиран порт може да бъде директно свързано към стъпалото на предусилвателя, работещо в линеен режим клас А.
При използване на мощни PT естеството на нелинейните изкривявания се променя (по-малко висши хармоници, отколкото при използване на биполярни транзистори), динамичните изкривявания се намаляват и нивото на интермодулационните изкривявания е значително по-ниско. Въпреки това, поради по-ниската транспроводимост от тази на биполярните транзистори, нелинейното изкривяване на повторителя на източника се оказва голямо, тъй като транспроводимостта зависи от нивото на входния сигнал.
Изходният етап на мощни PT, където те могат да издържат на късо съединение в веригата на натоварване, има свойството на термична стабилизация. Известен недостатък на такава каскада е по-ниското използване на захранващото напрежение и следователно е необходимо да се използва по-ефективен радиатор.
Основните предимства на мощните PT включват ниския порядък на нелинейност на техните пропускателни характеристики, което сближава звуковите характеристики на PT усилвателите и ламповите усилватели, както и голямо усилване на мощността за сигнали в аудиочестотния диапазон.
Сред последните публикации в списанието за UMZCH с мощни PT могат да се отбележат статии. Безспорното предимство на усилвателя е ниското ниво на изкривяване, но недостатъкът е ниската мощност (15 W). Усилвателят има повече мощност, достатъчна за домашна употреба и приемливо ниво на изкривяване, но изглежда относително сложен за производство и конфигуриране. По-нататък говорим за UMZCH, предназначени за използване с битови високоговорители с мощност до 100 W.
Параметрите на UMZCH, фокусирани върху съответствието с международните препоръки на IEC, определят минималните изисквания за hi-fi оборудване. Те са напълно оправдани както от психофизиологичната страна на човешкото възприемане на изкривяването, така и от действително постижимото изкривяване на звуковите сигнали в акустичните системи (AS), върху които всъщност работи UMZCH.
В съответствие с изискванията на IEC 581-7 за високоговорители hi-fi, общият фактор на хармонично изкривяване не трябва да надвишава 2% в честотния диапазон 250 ... 1000 Hz и 1% в диапазона над 2 kHz при ниво на звуково налягане от 90 dB на разстояние 1 м. Характерната чувствителност на битовите високоговорители е 86 dB/W/m, което съответства на изходна мощност на UMZCH от само 2,5 W. Като се вземе предвид пиковият фактор на музикалните програми, взет равен на три (както за шума на Гаус), изходната мощност на UMZCH трябва да бъде около 20 W. В стереофонична система звуковото налягане при ниските честоти се удвоява приблизително, което позволява на слушателя да се отдалечи от високоговорителя на 2 м. На разстояние 3 м мощността на стерео усилвател от 2x45 W е напълно достатъчна.
Многократно е отбелязвано, че изкривяванията в UMZCH на полеви транзистори се причиняват главно от втория и третия хармоник (както при работещите високоговорители). Ако приемем, че причините за нелинейни изкривявания в високоговорителите и UMZCH са независими, тогава полученият хармоничен коефициент за звуково налягане се определя като корен квадратен от сумата от квадратите на хармоничните коефициенти на UMZCH и високоговорителя. В този случай, ако общият коефициент на хармонично изкривяване в UMZCH е три пъти по-нисък от изкривяването в високоговорителите (т.е. не надвишава 0,3%), тогава той може да бъде пренебрегнат.
Диапазонът на ефективно възпроизвежданите честоти на UMZCH вече не трябва да бъде чуваем за хората - 20...20 000 Hz. Що се отнася до скоростта на нарастване на изходното напрежение на UMZCH, в съответствие с резултатите, получени в работата на автора, скорост от 7 V / μs е достатъчна за мощност от 50 W при работа при натоварване от 4 ома и 10 ома. V/μs при работа при товар от 8 ома.
Основата за предложения UMZCH беше усилвател, в който беше използван високоскоростен операционен усилвател с проследяваща мощност за „задвижване“ на изходния етап под формата на композитни повторители на биполярни транзистори. Проследяваща мощност също беше използвана за веригата на отклонение на изходния етап.

Следните промени са направени в усилвателя: изходният етап, базиран на комплементарни двойки биполярни транзистори, е заменен с каскада с квази-комплементарна структура, използваща евтини IRFZ44 изолирани PTs и дълбочината на общия SOS е ограничена до 18 dB . Електрическата схема на усилвателя е показана на фиг. 1.

Като предусилвател беше използван операционен усилвател KR544UD2A с висок входен импеданс и повишена скорост. Той съдържа входно диференциално стъпало на PT с p-n преход и изходен двутактен последовател на напрежение. Вътрешните елементи за изравняване на честотата осигуряват стабилност в различни режими на обратна връзка, включително последовател на напрежение.
Входният сигнал идва през нискочестотен филтър RnC 1 с честота на срязване около 70 kHz (тук вътрешното съпротивление на източника на сигнала = 22 kOhm). който се използва за ограничаване на спектъра на сигнала, постъпващ на входа на усилвателя на мощност. Веригата R1C1 осигурява стабилността на UMZCH, когато стойността на RM се променя от нула до безкрайност. Към неинвертиращия вход на оп-усилвател DA1 сигналът преминава през високочестотен филтър, изграден върху елементи C2, R2 с честота на срязване 0,7 Hz, който служи за отделяне на сигнала от постоянната компонента. Локалният OOS за операционния усилвател е направен на елементи R5, R3, SZ и осигурява усилване от 43 dB.
Стабилизаторът на напрежението за биполярно захранване на оп-усилвател DA1 е направен на елементи R4, C4, VDI и R6, Sat. VD2 съответно. Стабилизационното напрежение е избрано да бъде 16 V. Резисторът R8 заедно с резисторите R4, R6 образуват делител на изходното напрежение на UMZCH за подаване на „проследяваща“ мощност към операционния усилвател, люлеенето на което не трябва да надвишава граничните стойности на входното напрежение на общия режим на операционния усилвател, т.е. +/-10 V "Проследяващо" захранване ви позволява значително да увеличите обхвата на изходния сигнал на операционния усилвател.
Както е известно, за работата на полеви транзистор с изолиран затвор, за разлика от биполярен, е необходимо отклонение от около 4 V. За това в схемата, показана на фиг. 1, за транзистор VT3 се използва верига за изместване на нивото на сигнала на елементи R10, R11 и УУЗ.У04 до 4,5 V. Сигналът от изхода на операционния усилвател през веригата VD3VD4C8 и резистор R15 се подава към портата на транзистора VT3, постоянното напрежение на което спрямо общия проводник е +4, 5 V.
Електронният аналог на ценеровия диод на елементите VT1, VD5, VD6, Rl2o6ecne4H измества напрежението с -1,5 V спрямо изхода на операционния усилвател, за да осигури необходимия режим на работа на транзистора VT2. Сигналът от изхода на операционния усилвател през веригата VT1C9 също отива към основата на транзистора VT2, който е свързан съгласно обща емитерна верига, която инвертира сигнала.
На R17 елементи. VD7, C12, R18 е сглобена регулируема верига за изместване на нивото, която ви позволява да зададете необходимото отклонение за транзистора VT4 и по този начин да зададете тока на покой на крайния етап. Кондензаторът SY осигурява "проследяваща мощност" към веригата за изместване на нивото чрез подаване на изходното напрежение UMZCH към точката на свързване на резистори R10, R11 за стабилизиране на тока в тази верига. Свързването на транзисторите VT2 и VT4 образува виртуален полеви транзистор с p-тип канал. т.е. образува се квазикомплементарна двойка с изходния транзистор VT3 (с n-тип канал).
Веригата C11R16 повишава стабилността на усилвателя в ултразвуковия честотен диапазон. Керамични кондензатори C13. C14. инсталирани в непосредствена близост до изходните транзистори служат за същата цел. Защитата на UMZCH от претоварване по време на късо съединение в товара се осигурява от предпазители FU1-FU3. тъй като полевите транзистори IRFZ44 имат максимален ток на изтичане от 42 A и могат да издържат на претоварване, докато предпазителите изгорят.
За да се намали постояннотоковото напрежение на изхода на UMZCH, както и да се намалят нелинейните изкривявания, на елементите R7, C7 е въведен общ OOS. R3, NW. Дълбочината на AC OOS е ограничена до 18,8 dB, което стабилизира коефициента на хармонично изкривяване в аудиочестотния диапазон. За постоянен ток операционният усилвател, заедно с изходните транзистори, работи в режим на повторител на напрежението, осигурявайки постоянен компонент на изходното напрежение на UMZCH от не повече от няколко миливолта.

– Съседът спря да тропа по радиатора. Усилих музиката, така че да не го чувам.
(Из аудиофилския фолклор).

Епиграфът е ироничен, но аудиофилът не е непременно „болен в главата“ с лицето на Джош Ърнест на брифинг за отношенията с Руската федерация, който е „развълнуван“, защото съседите му са „щастливи“. Някой иска да слуша сериозна музика у дома като в залата. За тази цел е необходимо качеството на оборудването, което сред любителите на силата на звука в децибели като такова просто не се вписва там, където разумните хора имат акъл, но за последното надхвърля разумното от цените на подходящи усилватели (UMZCH, аудио честота усилвател на мощност). И някой по пътя има желание да се присъедини към полезни и вълнуващи области на дейност - технология за възпроизвеждане на звук и електроника като цяло. Които в ерата на дигиталните технологии са неразривно свързани и могат да се превърнат във високодоходна и престижна професия. Оптималната първа стъпка по този въпрос във всички отношения е да направите усилвател със собствените си ръце: Именно UMZCH позволява, с първоначално обучение на базата на училищна физика на една и съща маса, да преминете от най-простите дизайни за половин вечер (които въпреки това „пеят“ добре) до най-сложните единици, чрез които добър рок група ще свири с удоволствие.Целта на тази публикация е подчертайте първите етапи от този път за начинаещи и може би предайте нещо ново на тези с опит.

Протозои

Така че, първо, нека се опитаме да направим аудио усилвател, който просто работи. За да се задълбочите в звуковото инженерство, ще трябва постепенно да овладеете доста теоретичен материал и да не забравяте да обогатявате базата си от знания, докато напредвате. Но всяка „умност“ е по-лесна за асимилиране, когато видите и почувствате как работи „хардуерно“. В тази статия също няма да се справим без теория - за това, което трябва да знаете в началото и какво може да се обясни без формули и графики. Междувременно ще бъде достатъчно да знаете как да използвате мултитестер.

Забележка:Ако все още не сте запоявали електроника, имайте предвид, че нейните компоненти не могат да бъдат прегрявани! Поялник - до 40 W (за предпочитане 25 W), максимално допустимо време за запояване без прекъсване - 10 s. Запоеният щифт за радиатора се държи на 0,5-3 см от мястото на запояване отстрани на корпуса на устройството с медицинска пинсета. Киселина и други активни флюсове не могат да се използват! Припой - POS-61.

Отляво на фиг.- най-простият UMZCH, „който просто работи“. Може да се сглоби с помощта на германиеви и силициеви транзистори.

На това бебе е удобно да научите основите на настройката на UMZCH с директни връзки между каскади, които дават най-чистия звук:

Преди да включите захранването за първи път, изключете товара (високоговорителя);
Вместо R1 запояваме верига от постоянен резистор от 33 kOhm и променлив резистор (потенциометър) от 270 kOhm, т.е. първа бележка четири пъти по-малко, а второто ок. два пъти по-голям номинал спрямо оригинала по схема;
Подаваме захранване и чрез завъртане на потенциометъра в точката, маркирана с кръст, задаваме посочения колекторен ток VT1;
Премахваме захранването, разпояваме временните резистори и измерваме общото им съпротивление;
Като R1 задаваме резистор със стойност от стандартната серия, най-близка до измерената;
Заменяме R3 с постоянна верига 470 Ohm + 3,3 kOhm потенциометър;
Същото като по ал. 3-5, V. И задаваме напрежението, равно на половината от захранващото напрежение.

Точка а, откъдето сигналът се отвежда към товара, е т.нар. средна точка на усилвателя. В UMZCH с еднополярно захранване той е настроен на половината от стойността си, а в UMZCH с биполярно захранване - нула спрямо общия проводник. Това се нарича регулиране на баланса на усилвателя. При еднополярни UMZCH с капацитивно отделяне на товара не е необходимо да го изключвате по време на настройка, но е по-добре да свикнете да правите това рефлексивно: небалансиран 2-полюсен усилвател със свързан товар може да изгори собствената си мощ и скъпи изходни транзистори или дори „нов, добър“ и много скъп мощен високоговорител.

Забележка:компонентите, които изискват избор при настройване на устройството в оформлението, са обозначени на диаграмите или със звездичка (*) или с апостроф (‘).

В центъра на същата фиг.- прост UMZCH на транзистори, вече развиващ мощност до 4-6 W при натоварване от 4 ома. Въпреки че работи като предишния, в т.нар. клас AB1, не е предназначен за Hi-Fi звук, но ако замените чифт от тези усилватели клас D (вижте по-долу) в евтини китайски компютърни високоговорители, звукът им се подобрява забележимо. Тук научаваме още един трик: мощни изходни транзистори трябва да бъдат поставени на радиатори. Компонентите, които изискват допълнително охлаждане, са очертани с пунктирани линии на диаграмите; обаче не винаги; понякога - посочване на необходимата разсейваща площ на радиатора. Настройването на този UMZCH е балансиране с помощта на R2.

Вдясно на фиг.- все още не е чудовище от 350 W (както беше показано в началото на статията), но вече е доста солиден звяр: прост усилвател с транзистори от 100 W. Можете да слушате музика през него, но не и Hi-Fi, класът на работа е AB2. Въпреки това, той е доста подходящ за отбелязване на място за пикник или среща на открито, училищна зала или малка търговска зала. Аматьорска рок група, имаща такъв UMZCH на инструмент, може да се представи успешно.

В този UMZCH има още 2 трика: първо, в много мощни усилватели, задвижващият етап на мощния изход също трябва да бъде охладен, така че VT3 се поставя на радиатор от 100 kW или повече. вижте За мощност VT4 и VT5 са необходими радиатори от 400 кв.м. виж Второ, UMZCH с биполярно захранване изобщо не са балансирани без товар. Първо единият или другият изходен транзистор преминава в прекъсване, а свързаният преминава в насищане. След това, при пълно захранващо напрежение, токовите удари по време на балансирането могат да повредят изходните транзистори. Следователно, за балансиране (R6, познахте ли?), усилвателят се захранва от +/–24 V, а вместо товар се включва жичен резистор от 100...200 ома. Между другото, завъртулките в някои резистори в диаграмата са римски цифри, показващи необходимата им мощност на разсейване на топлината.

Забележка:Източникът на захранване за този UMZCH се нуждае от мощност от 600 W или повече. Филтърни кондензатори против нагласяне - от 6800 µF при 160 V. Успоредно с електролитните кондензатори на IP са включени керамични кондензатори 0,01 µF, за да се предотврати самовъзбуждане при ултразвукови честоти, което може моментално да изгори изходните транзистори.

На полеви работници

На пътеката. ориз. - друг вариант за доста мощен UMZCH (30 W и със захранващо напрежение 35 V - 60 W) на мощни транзистори с полеви ефекти:

Звукът от него вече отговаря на изискванията за входно ниво Hi-Fi (ако, разбира се, UMZCH работи на съответните акустични системи, високоговорители). Мощните полеви драйвери не изискват много мощност за задвижване, така че няма каскада за предварителна мощност. Дори по-мощните полеви транзистори не изгарят високоговорителите в случай на неизправност - самите те изгарят по-бързо. Също неприятно, но все пак по-евтино от смяната на скъпа бас глава на високоговорител (GB). Този UMZCH не изисква балансиране или настройка като цяло. Като дизайн за начинаещи има само един недостатък: мощните транзистори с полеви ефекти са много по-скъпи от биполярните транзистори за усилвател със същите параметри. Изискванията за индивидуалните предприемачи са подобни на предишните. случай, но неговата мощност е необходима от 450 W. Радиатори – от 200 кв. см.

Забележка:няма нужда да се изграждат мощни UMZCH на транзистори с полеви ефекти за импулсни захранвания, например. компютър Когато се опитвате да ги „закарате“ в активния режим, необходим за UMZCH, те или просто изгарят, или звукът е слаб и „никакво качество“. Същото важи и за мощните високоволтови биполярни транзистори например. от линейно сканиране на стари телевизори.

Само направо

Ако вече сте направили първите стъпки, тогава е съвсем естествено да искате да градите Hi-Fi клас UMZCH, без да навлизате твърде дълбоко в теоретичната джунгла.За да направите това, ще трябва да разширите оборудването си - имате нужда от осцилоскоп, генератор на аудио честота (AFG) и AC миливолтметър с възможност за измерване на DC компонента. По-добре е да вземете като прототип за повторение E. Gumeli UMZCH, описано подробно в Радио № 1, 1989 г. За да го изградите, ще ви трябват няколко евтини налични компонента, но качеството отговаря на много високи изисквания: захранване до 60 W, лента 20-20 000 Hz, неравномерност на честотната характеристика 2 dB, коефициент на нелинейно изкривяване (THD) 0,01%, ниво на собствен шум –86 dB. Въпреки това настройката на усилвателя Gumeli е доста трудна; ако можете да се справите с него, можете да поемете всеки друг. Някои от известните в момента обстоятелства обаче значително опростяват създаването на този UMZCH, вижте по-долу. Като се има предвид това и фактът, че не всеки може да влезе в архивите на радиото, би било редно да повторим основните моменти.

Схеми на прост висококачествен UMZCH

Схемите Gumeli UMZCH и спецификациите за тях са показани на илюстрацията. Радиатори на изходни транзистори – от 250 кв. вижте за UMZCH на фиг. 1 и от 150 кв. вижте опцията съгласно фиг. 3 (оригинална номерация). Транзисторите на предизходния етап (KT814/KT815) са монтирани на радиатори, извити от алуминиеви плочи 75x35 mm с дебелина 3 mm. Няма нужда да заменяте KT814/KT815 с KT626/KT961; звукът не се подобрява забележимо, но настройката става сериозно трудна.

Този UMZCH е много критичен за захранването, топологията на инсталацията и изобщо, така че трябва да бъде инсталиран в структурно завършена форма и само със стандартен източник на захранване. При опит за захранване от стабилизирано захранване веднага изгарят изходните транзистори. Следователно на фиг. Предоставени са чертежи на оригинални печатни платки и инструкции за настройка. Можем да добавим към тях, че първо, ако се забележи „възбуда“ при първото включване, те се борят с нея, като променят индуктивността L1. Второ, изводите на частите, монтирани на платките, не трябва да са по-дълги от 10 mm. Трето, изключително нежелателно е да се променя топологията на инсталацията, но ако наистина е необходимо, трябва да има рамков щит от страната на проводниците (заземителен контур, подчертан в цвят на фигурата) и пътищата на захранване трябва да преминат извън него.

Забележка:прекъсвания на пистите, към които са свързани базите на мощни транзистори - технологични, за настройка, след което се запечатват с капки спойка.

Настройката на този UMZCH е значително опростена и рискът от среща с „възбуда“ по време на употреба е намален до нула, ако:

Минимизирайте инсталирането на свързване чрез поставяне на платките върху радиатори на мощни транзистори.
Напълно изоставете съединителите вътре, извършвайки цялата инсталация само чрез запояване. Тогава няма да има нужда от R12, R13 в мощна версия или R10 R11 в по-малко мощна версия (те са пунктирани на диаграмите).
Използвайте безкислородни медни аудио проводници с минимална дължина за вътрешна инсталация.

Ако тези условия са изпълнени, няма проблеми с възбуждането и настройката на UMZCH се свежда до рутинната процедура, описана на фиг.

Жици за звук

Аудио кабелите не са празно изобретение. Необходимостта от тяхното използване в момента е безспорна. В медта с примес на кислород върху повърхностите на металните кристалити се образува тънък оксиден филм. Металните оксиди са полупроводници и ако токът в проводника е слаб без постоянна съставка, формата му се изкривява. На теория изкривяванията на безброй кристалити трябва да се компенсират взаимно, но остава много малко (очевидно поради квантова несигурност). Достатъчно, за да бъде забелязан от взискателните слушатели на фона на най-чистия звук на съвременния UMZCH.

Производители и търговци безсрамно заменят обикновената електрическа мед с безкислородна - не е възможно да се различи едното от другото на око. Има обаче област на приложение, където фалшифицирането не е ясно: кабел с усукана двойка за компютърни мрежи. Ако поставите решетка с дълги сегменти отляво, тя или няма да стартира изобщо, или постоянно ще се сблъсква. Разсейване на импулса, нали знаете.

Авторът, когато просто се говореше за аудио кабели, разбра, че по принцип това не е празно бърборене, особено след като безкислородните проводници по това време отдавна се използват в оборудване със специално предназначение, с което той беше добре запознат от неговата линия на работа. След това взех и смених стандартния кабел на моите слушалки TDS-7 с домашно направен от „витуха“ с гъвкави многожилни проводници. Звукът, на слух, постоянно се подобрява за аналогови песни от край до край, т.е. по пътя от студийния микрофон до диска, никога не е дигитализиран. Виниловите записи, направени с помощта на технологията DMM (Direct Metal Mastering), звучаха особено ярко. След това инсталацията за свързване на цялото домашно аудио беше преобразувана в „vitushka“. Тогава напълно случайни хора, безразлични към музиката и неуведомени предварително, започнаха да забелязват подобрение в звука.

Как да направите свързващи проводници от усукана двойка, вижте по-нататък. видео.

Видео: Направи си сам свързващи проводници с усукана двойка

За съжаление, гъвкавата „vitha“ скоро изчезна от продажбата - не се държеше добре в гофрираните конектори. Въпреки това, за информация на читателите, гъвкавият „военен“ проводник MGTF и MGTFE (екраниран) е направен само от безкислородна мед. Фалшивото е невъзможно, т.к На обикновената мед, лентовата флуоропластична изолация се разпространява доста бързо. MGTF вече е широко достъпен и струва много по-малко от маркови аудио кабели с гаранция. Има един недостатък: не може да се направи цветно, но това може да се коригира с тагове. Има и безкислородни жици за намотаване, вижте по-долу.

Теоретична интерлюдия

Както виждаме, още в ранните етапи на усвояване на аудио технологията трябваше да се справим с концепцията за Hi-Fi (High Fidelity), възпроизвеждане на звук с висока точност. Hi-Fi се предлага на различни нива, които се класират според следното. основни параметри:

Възпроизводима честотна лента.
Динамичен диапазон - съотношението в децибели (dB) на максималната (пикова) изходна мощност към нивото на шума.
Ниво на собствен шум в dB.
Фактор на нелинейно изкривяване (THD) при номинална (дългосрочна) изходна мощност. Приема се, че SOI при пикова мощност е 1% или 2% в зависимост от техниката на измерване.
Неравномерност на амплитудно-честотната характеристика (AFC) във възпроизводимата честотна лента. За колони - отделно при ниски (LF, 20-300 Hz), средни (MF, 300-5000 Hz) и високи (HF, 5000-20 000 Hz) честоти на звука.

Забележка:съотношението на абсолютните нива на всякакви стойности на I в (dB) се определя като P(dB) = 20log(I1/I2). Ако I1

Трябва да знаете всички тънкости и нюанси на Hi-Fi, когато проектирате и изграждате високоговорители, а що се отнася до домашно Hi-Fi UMZCH за дома, преди да преминете към тях, трябва ясно да разберете изискванията за тяхната мощност, необходима за озвучаване на дадена стая, динамичен диапазон (динамика), ниво на шум и SOI. Не е много трудно да се постигне честотна лента от 20-20 000 Hz от UMZCH с отклонение в краищата от 3 dB и неравномерна честотна характеристика в средния диапазон от 2 dB на съвременна елементна база.

Сила на звука

Мощността на UMZCH не е самоцел, тя трябва да осигури оптимален обем на възпроизвеждане на звук в дадено помещение. Може да се определи чрез криви на еднаква сила на звука, виж фиг. В жилищните райони няма естествени шумове, по-тихи от 20 dB; 20 dB е пустошта при пълно спокойствие. Ниво на силата на звука от 20 dB спрямо прага на чуваемост е прагът на разбираемост - шепотът все още може да се чуе, но музиката се възприема само като факт на нейното присъствие. Опитният музикант може да разбере на кой инструмент свири, но не и на какъв точно.

40 dB - нормалният шум на добре изолиран градски апартамент в тих район или селска къща - представлява прагът на разбираемост. Музика от прага на разбираемост до прага на разбираемост може да се слуша с дълбока корекция на честотната характеристика, предимно в баса. За да направите това, функцията MUTE (заглушаване, мутация, не мутация!) се въвежда в съвременните UMZCH, включително, съответно. вериги за корекция в UMZCH.

90 dB е нивото на звука на симфоничен оркестър в много добра концертна зала. 110 dB могат да бъдат произведени от разширен оркестър в зала с уникална акустика, от които има не повече от 10 в света, това е прагът на възприятие: по-силните звуци все още се възприемат като различими по смисъл с усилие на волята, но вече досаден шум. Зоната на звука в жилищни помещения от 20-110 dB представлява зоната на пълна чуваемост, а 40-90 dB е зоната на най-добра чуваемост, в която необучени и неопитни слушатели напълно възприемат смисъла на звука. Ако, разбира се, той е в него.

Мощност

Изчисляването на мощността на оборудването при определен обем в зоната за слушане е може би основната и най-трудна задача на електроакустиката. За себе си, в условия е по-добре да преминете от акустични системи (AS): изчислете тяхната мощност, като използвате опростен метод и вземете номиналната (дългосрочна) мощност на UMZCH, равна на пиковия (музикален) високоговорител. В този случай UMZCH няма да добави забележимо своите изкривявания към тези на високоговорителите; те вече са основният източник на нелинейност в аудио пътя. Но UMZCH не трябва да се прави твърде мощен: в този случай нивото на собствения му шум може да бъде по-високо от прага на чуваемост, т.к. Изчислява се въз основа на нивото на напрежение на изходния сигнал при максимална мощност. Ако го разгледаме много просто, тогава за стая в обикновен апартамент или къща и високоговорители с нормална характерна чувствителност (изход на звук) можем да вземем следата. Оптимални стойности на мощността на UMZCH:

До 8 кв. m – 15-20 W.
8-12 кв. m – 20-30 W.
12-26 кв. m – 30-50 W.
26-50 кв. m – 50-60 W.
50-70 кв. m – 60-100 W.
70-100 кв. m – 100-150 W.
100-120 кв. m – 150-200 W.
Повече от 120 кв. m – определя се изчислено на базата на акустични измервания на място.

Динамика

Динамичният обхват на UMZCH се определя от криви на еднаква сила на звука и прагови стойности за различни степени на възприятие:

Симфонична музика и джаз със симфоничен съпровод - 90 dB (110 dB - 20 dB) идеален, 70 dB (90 dB - 20 dB) приемлив. Никой експерт не може да различи звук с динамика от 80-85 dB в градски апартамент от идеалния.
Други сериозни музикални жанрове – 75 dB отлично, 80 dB „през покрива“.
Всякаква поп музика и филмови саундтраци - 66 dB са достатъчни за очите, защото... Тези опуси вече са компресирани по време на запис до нива до 66 dB и дори до 40 dB, така че можете да ги слушате на всичко.

Динамичният диапазон на UMZCH, правилно избран за дадено помещение, се счита за равен на собственото ниво на шум, взето със знака +, това е т.нар. съотношение сигнал/шум.

И АЗ

Нелинейните изкривявания (ND) на UMZCH са компоненти на спектъра на изходния сигнал, които не присъстват във входния сигнал. Теоретично най-добре е NI да се „натисне“ под нивото на собствения му шум, но технически това е много трудно за изпълнение. На практика те отчитат т.нар. маскиращ ефект: при нива на звука под прибл. При 30 dB диапазонът от честоти, възприемани от човешкото ухо, се стеснява, както и способността за разграничаване на звуци по честота. Музикантите чуват ноти, но им е трудно да оценят тембъра на звука. При хора без музикален слух ефектът на маскиране се наблюдава вече при 45-40 dB сила на звука. Следователно, UMZCH с THD от 0,1% (–60 dB от ниво на звука от 110 dB) ще бъде оценен като Hi-Fi от средния слушател, а с THD от 0,01% (–80 dB) може да се счита за не изкривяване на звука.

Лампи

Последното твърдение вероятно ще предизвика отхвърляне, дори ярост, сред привържениците на ламповата схема: те казват, че истинският звук се произвежда само от тръби, а не само от някои, но от определени видове осмични. Успокойте се, господа - специалният лампов звук не е измислица. Причината е в фундаментално различните спектри на изкривяване на електронните тръби и транзисторите. Които от своя страна се дължат на факта, че в лампата потокът от електрони се движи във вакуум и в него не се проявяват квантови ефекти. Транзисторът е квантово устройство, при което малцинствените носители на заряд (електрони и дупки) се движат в кристала, което е напълно невъзможно без квантови ефекти. Следователно спектърът на ламповите изкривявания е кратък и чист: в него ясно се виждат само хармоници до 3-ти - 4-ти и има много малко комбинационни компоненти (суми и разлики в честотите на входния сигнал и техните хармоници). Следователно, в дните на вакуумните схеми, SOI се наричаше хармонично изкривяване (CHD). В транзисторите спектърът на изкривяванията (ако са измерими, резервацията е произволна, вижте по-долу) може да бъде проследен до 15-ия и по-висок компонент и в него има повече от достатъчно комбинирани честоти.

В началото на твърдотелната електроника дизайнерите на транзисторни UMZCHs използваха обичайния „тръбен“ SOI от 1-2% за тях; Звук със спектър на изкривяване на тръбата от тази величина се възприема от обикновените слушатели като чист. Между другото, самата концепция за Hi-Fi все още не съществуваше. Оказа се, че звучат тъпо и тъпо. В процеса на разработване на транзисторна технология беше разработено разбиране за това какво е Hi-Fi и какво е необходимо за него.

Понастоящем нарастващите проблеми на транзисторната технология са успешно преодолени и страничните честоти на изхода на добър UMZCH са трудни за откриване с помощта на специални методи за измерване. А схемата на лампата може да се счита за превърната в изкуство. Основата му може да бъде всичко, защо електрониката не може да отиде там? Тук би била подходяща аналогия с фотографията. Никой не може да отрече, че модерен цифров SLR фотоапарат създава изображение, което е неизмеримо по-ясно, по-детайлно и по-дълбоко в диапазона на яркост и цвят от шперплатова кутия с акордеон. Но някой, с най-готиния Никон, "щрака снимки" като "това е моята дебела котка, напил се е като копеле и спи с разперени лапи", а някой, използвайки Смена-8М, използва черно-белия филм на Свемов направете снимка, пред която има тълпа от хора на престижно изложение.

Забележка:и пак се успокой - не всичко е толкова лошо. Днес лампите с ниска мощност UMZCH имат поне едно приложение, а не на последно място, за което са технически необходими.

Експериментален стенд

Много любители на звука, след като едва са се научили да запояват, веднага „отиват в тръби“. Това в никакъв случай не заслужава порицание, напротив. Интересът към произхода винаги е оправдан и полезен, а електрониката стана такава с лампите. Първите компютри са лампови, бордовото електронно оборудване на първите космически кораби също е лампово: тогава вече е имало транзистори, но те не могат да издържат на извънземно лъчение. Между другото, по това време ламповите микросхеми също са създадени под най-строга секретност! На микролампи със студен катод. Единственото известно споменаване за тях в открити източници е в рядката книга на Митрофанов и Пикерсгил „Съвременни приемни и усилвателни тръби“.

Но стига с текстовете, нека да минем по същество. За тези, които обичат да се занимават с лампите на фиг. – схема на настолна лампа UMZCH, предназначена специално за експерименти: SA1 превключва режима на работа на изходната лампа, а SA2 превключва захранващото напрежение. Веригата е добре позната в Руската федерация, малка модификация засегна само изходния трансформатор: сега можете не само да „задвижвате“ родния 6P7S в различни режими, но и да изберете коефициента на превключване на мрежата на екрана за други лампи в ултралинеен режим ; за по-голямата част от изходните пентоди и лъчеви тетроди е или 0,22-0,25, или 0,42-0,45. За производството на изходния трансформатор вижте по-долу.

Китаристи и рокери

Това е точно този случай, когато не можете без лампи. Както знаете, електрическата китара се превърна в пълноценен солов инструмент, след като предварително усиленият сигнал от пикапа започна да се пропуска през специална приставка - фюзер, която умишлено изкривява спектъра му. Без това звукът на струната беше твърде остър и кратък, защото електромагнитният датчик реагира само на режимите на неговите механични вибрации в равнината на звуковата дъска на инструмента.

Скоро се появи неприятно обстоятелство: звукът на електрическа китара с фюзер придобива пълна сила и яркост само при големи обеми. Това важи особено за китари с пикап тип humbucker, който дава най-"ядосан" звук. Но какво да кажем за начинаещ, който е принуден да репетира у дома? Не можете да отидете в залата, без да знаете как точно ще звучи инструментът там. А феновете на рока просто искат да слушат любимите си неща в пълен сок, а рокерите като цяло са свестни и неконфликтни хора. Поне тези, които се интересуват от рок музика, а не от шокираща среда.

Така се оказа, че фаталният звук се появява при нива на звука, приемливи за жилищни помещения, ако UMZCH е базиран на тръба. Причината е специфичното взаимодействие на спектъра на сигнала от фюзера с чистия и къс спектър на ламповите хармоници. Тук отново е подходяща аналогия: черно-бялата снимка може да бъде много по-изразителна от цветната, т.к оставя само очертанията и светлината за гледане.

Тези, които се нуждаят от лампов усилвател не за експерименти, а поради техническа необходимост, нямат време да овладеят тънкостите на ламповата електроника за дълго време, те са страстни за нещо друго. В този случай е по-добре да направите UMZCH без трансформатор. По-точно, с единичен съгласуващ изходен трансформатор, който работи без постоянно намагнитване. Този подход значително опростява и ускорява производството на най-сложния и критичен компонент на лампата UMZCH.

„Безтрансформаторен“ лампов изходен етап на UMZCH и предусилватели за него

Вдясно на фиг. е дадена диаграма на безтрансформаторен изходен етап на тръба UMZCH, а отляво са опции за предусилвател за него. В горната част - с контрол на тона според класическата схема Baxandal, която осигурява доста дълбока настройка, но въвежда леко фазово изкривяване в сигнала, което може да бъде значително, когато UMZCH работи на двулентов високоговорител. По-долу има предусилвател с по-опростен контрол на тона, който не изкривява сигнала.

Но да се върнем към края. В редица чуждестранни източници тази схема се счита за откровение, но идентична, с изключение на капацитета на електролитните кондензатори, се намира в Съветския наръчник на радиолюбителите от 1966 г. Дебела книга от 1060 страници. Тогава нямаше интернет и дискови бази данни.

На същото място, вдясно на фигурата, накратко, но ясно са описани недостатъците на тази схема. Подобрена, от същия източник, е дадена на пътеката. ориз. на дясно. В него екранната решетка L2 се захранва от средната точка на анодния токоизправител (анодната намотка на силовия трансформатор е симетрична), а екранната решетка L1 се захранва през товара. Ако вместо високоимпедансни високоговорители включите съгласуващ трансформатор с обикновени високоговорители, както в предишния. верига, изходната мощност е прибл. 12 W, защото активното съпротивление на първичната намотка на трансформатора е много по-малко от 800 ома. SOI на това крайно стъпало с трансформаторен изход - прибл. 0,5%

Как да си направим трансформатор?

Основните врагове на качеството на мощен сигнален нискочестотен (звуков) трансформатор са магнитното поле на изтичане, чиито силови линии са затворени, заобикаляйки магнитната верига (ядро), вихрови токове в магнитната верига (токове на Фуко) и в по-малка степен магнитострикция в ядрото. Поради това явление небрежно сглобен трансформатор "пее", бръмчи или издава звуков сигнал. Токовете на Фуко се борят чрез намаляване на дебелината на плочите на магнитната верига и допълнителното им изолиране с лак по време на монтажа. За изходните трансформатори оптималната дебелина на плочата е 0,15 mm, максимално допустимата е 0,25 mm. Не трябва да приемате по-тънки плочи за изходния трансформатор: коефициентът на запълване на сърцевината (централния прът на магнитната верига) със стомана ще падне, напречното сечение на магнитната верига ще трябва да се увеличи, за да се получи дадена мощност, което само ще увеличи изкривяванията и загубите в него.

В сърцевината на аудио трансформатор, работещ с постоянно отклонение (например анодния ток на изходен етап с единичен край), трябва да има малка (определена чрез изчисление) немагнитна междина. Наличието на немагнитна междина, от една страна, намалява изкривяването на сигнала от постоянно намагнитване; от друга страна, в конвенционалната магнитна верига това увеличава разсеяното поле и изисква сърцевина с по-голямо напречно сечение. Следователно немагнитната междина трябва да бъде изчислена оптимално и изпълнена възможно най-точно.

За трансформатори, работещи с намагнитване, оптималният тип сърцевина е направен от Shp (нарязани) плочи, поз. 1 на фиг. В тях се образува немагнитна междина по време на рязане на сърцевината и следователно е стабилна; стойността му се посочва в паспорта за плочите или се измерва с набор от сонди. Разсеяното поле е минимално, т.к страничните клонове, през които се затваря магнитният поток, са твърди. Трансформаторните ядра без пристрастия често се сглобяват от Shp плочи, т.к Shp плочите са изработени от висококачествена трансформаторна стомана. В този случай сърцевината се сглобява напречно на покрива (плочите се полагат с разрез в една или друга посока), а напречното му сечение се увеличава с 10% в сравнение с изчисленото.

По-добре е да навивате трансформатори без намагнитване върху USH ядра (намалена височина с разширени прозорци), поз. 2. При тях намаляване на разсеяното поле се постига чрез намаляване на дължината на магнитния път. Тъй като USh плочите са по-достъпни от Shp, от тях често се правят трансформаторни ядра с намагнитване. След това монтажът на сърцевината се извършва нарязан на части: сглобява се пакет от W-плочи, поставя се лента от непроводим немагнитен материал с дебелина, равна на размера на немагнитната междина, покрита с ярем от пакет джъмпери и дръпнати заедно с клипс.

Забележка:„Звуковите“ сигнални магнитни вериги от типа ShLM са малко полезни за изходни трансформатори на висококачествени тръбни усилватели, те имат голямо разсеяно поле.

На поз. 3 показва диаграма на размерите на сърцевината за изчисляване на трансформатора, на поз. 4 дизайн на рамката за навиване, а на поз. 5 – кройки на частите му. Що се отнася до трансформатора за изходния етап „без трансформатор“, по-добре е да го направите на ShLMm през покрива, т.к. отклонението е незначително (токът на отклонение е равен на тока на решетката на екрана). Основната задача тук е да се направят намотките възможно най-компактни, за да се намали разсеяното поле; активното им съпротивление все още ще бъде много по-малко от 800 ома. Колкото повече свободно пространство остава в прозорците, толкова по-добре се оказва трансформаторът. Следователно намотките се навиват от завой до завой (ако няма машина за навиване, това е ужасна задача) от възможно най-тънката жица; коефициентът на полагане на анодната намотка за механичното изчисление на трансформатора се приема 0,6. Намотаващият проводник е PETV или PEMM, имат безкислородна сърцевина. Няма нужда да приемате PETV-2 или PEMM-2, поради двойното лакиране те имат увеличен външен диаметър и по-голямо поле на разсейване. Първо се навива първичната намотка, т.к това е неговото поле на разсейване, което влияе най-много на звука.

Трябва да потърсите желязо за този трансформатор с отвори в ъглите на плочите и затягащи скоби (вижте фигурата вдясно), т.к. „за пълно щастие“ магнитната верига се сглобява по следния начин. ред (разбира се, намотките с проводници и външна изолация вече трябва да са на рамката):

Пригответе акрилен лак, разреден наполовина или, по стария начин, шеллак;
Плочите с джъмпери бързо се покриват с лак от едната страна и се поставят в рамката възможно най-бързо, без да се натиска прекалено силно. Първата плоча се поставя с лакираната страна навътре, следващата с нелакираната към първата лакирана и т.н.;
Когато прозорецът на рамката е запълнен, се поставят скоби и се завинтват здраво;
След 1-3 минути, когато изстискването на лака от празнините видимо спре, добавете отново плочи, докато прозорецът се запълни;
Повторете параграфи. 2-4, докато прозорецът е плътно опакован със стомана;
Сърцевината отново се издърпва плътно и се суши на батерия и т.н. 3-5 дни.

Ядрото, сглобено по тази технология, има много добра изолация на пластини и стоманен пълнеж. Магнитострикционните загуби изобщо не се откриват. Но имайте предвид, че тази техника не е приложима за сърцевини от пермалой, т.к При силни механични въздействия магнитните свойства на пермалоя се влошават необратимо!

На микросхеми

UMZCH на интегрални схеми (IC) най-често се правят от тези, които са доволни от качеството на звука до средно Hi-Fi, но са по-привлечени от ниската цена, скоростта, лекотата на сглобяване и пълната липса на каквито и да било процедури за настройка, които изискват специални познания. Просто усилвател на микросхеми е най-добрият вариант за манекени. Класиката на жанра тук е UMZCH на IC TDA2004, който е в серията, дай Боже, вече около 20 години, вляво на фиг. Мощност – до 12 W на канал, захранващо напрежение – 3-18 V еднополярно. Площ на радиатора – от 200 кв. вижте за максимална мощност. Предимството е възможността за работа с много ниско съпротивление, до 1,6 Ohm, натоварване, което ви позволява да извлечете пълна мощност при захранване от 12 V бордова мрежа и 7-8 W при захранване с 6- волтово захранване, например, на мотоциклет. Изходът на TDA2004 в клас B обаче не е допълнителен (на транзистори със същата проводимост), така че звукът определено не е Hi-Fi: THD 1%, динамика 45 dB.

По-модерният TDA7261 не дава по-добър звук, но е по-мощен, до 25 W, т.к. Горната граница на захранващото напрежение е увеличена до 25 V. Долната граница, 4,5 V, все още позволява да се захранва от 6 V бордова мрежа, т.е. TDA7261 може да се стартира от почти всички бордови мрежи, с изключение на 27 V на въздухоплавателното средство. Използвайки прикрепени компоненти (каишка, вдясно на фигурата), TDA7261 може да работи в режим на мутация и със St-By (Stand By ), която превключва UMZCH в режим на минимална консумация на енергия, когато няма входен сигнал за определено време. Удобството струва пари, така че за стерео ще ви трябва чифт TDA7261 с радиатори от 250 кв. виж за всеки.

Забележка:Ако по някакъв начин сте привлечени от усилватели с функция St-By, имайте предвид, че не трябва да очаквате от тях високоговорители, по-широки от 66 dB.

“Супер икономичен” по отношение на захранването TDA7482, вляво на фигурата, работещ в т.нар. клас D. Такива UMZCH понякога се наричат цифрови усилватели, което е неправилно. За истинска дигитализация се вземат проби от ниво от аналогов сигнал с честота на квантуване, която е не по-малко от два пъти най-високата от възпроизведените честоти, стойността на всяка проба се записва в шумоустойчив код и се съхранява за по-нататъшна употреба. UMZCH клас D – пулс. При тях аналогът директно се преобразува в поредица от високочестотни широчинно-импулсно модулирани (PWM), които се подават към високоговорителя през нискочестотен филтър (LPF).

Звукът от клас D няма нищо общо с Hi-Fi: SOI от 2% и динамика от 55 dB за клас D UMZCH се считат за много добри показатели. И TDA7482 тук, трябва да се каже, не е оптималният избор: други компании, специализирани в клас D, произвеждат UMZCH IC, които са по-евтини и изискват по-малко окабеляване, например D-UMZCH от серията Paxx, вдясно на фиг.

Сред TDA трябва да се отбележи 4-канален TDA7385, вижте фигурата, на който можете да сглобите добър усилвател за високоговорители до среден Hi-Fi, включително, с разделяне на честотата на 2 ленти или за система със субуфер. И в двата случая нискочестотното и средно-високочестотното филтриране се извършва на входа при слаб сигнал, което опростява дизайна на филтрите и позволява по-дълбоко разделяне на лентите. И ако акустиката е субуфер, тогава 2 канала на TDA7385 могат да бъдат разпределени за суб-ULF мостова верига (вижте по-долу), а останалите 2 могат да се използват за MF-HF.

UMZCH за субуфер

Субуферът, който може да се преведе като „субуфер“ или буквално „бумер“, възпроизвежда честоти до 150-200 Hz; в този диапазон човешкото ухо практически не може да определи посоката на източника на звук. В високоговорителите със субуфер високоговорителят „суббас“ е поставен в отделен акустичен дизайн, това е субуферът като такъв. Субуферът е разположен по принцип възможно най-удобно, а стерео ефектът се осигурява от отделни MF-HF канали със собствени високоговорители с малък размер, за чието акустично оформление няма особено сериозни изисквания. Експертите са съгласни, че е по-добре да слушате стерео с пълно разделяне на каналите, но субуферните системи значително спестяват пари или труд по пътя на баса и улесняват поставянето на акустика в малки помещения, поради което са популярни сред потребителите с нормален слух и не особено взискателни.

„Изтичането“ на средни високи честоти в субуфера и от него във въздуха значително разваля стереото, но ако рязко „прекъснете“ суббаса, което между другото е много трудно и скъпо, тогава ще възникне много неприятен ефект на прескачане на звука. Следователно каналите в субуфер системите се филтрират два пъти. На входа електрическите филтри подчертават средните и високите честоти с басови „опашки“, които не претоварват пътя на средните и високите честоти, но осигуряват плавен преход към суб-бас. Басите със средни „опашки“ се комбинират и подават към отделен UMZCH за субуфера. Средната честота е допълнително филтрирана, така че стереото да не се влошава; в субуфера вече е акустично: суббасов високоговорител се поставя например в преградата между резонаторните камери на субуфера, които не позволяват на средния честот да излиза , вижте вдясно на фиг.

UMZCH за субуфер е предмет на редица специфични изисквания, от които „манекените“ смятат, че най-важното е възможно най-високата мощност. Това е напълно погрешно, ако, да речем, изчислението на акустиката за стаята даде пикова мощност W за един високоговорител, тогава мощността на субуфера се нуждае от 0,8 (2W) или 1,6W. Например, ако високоговорителите S-30 са подходящи за стаята, тогава субуферът се нуждае от 1,6x30 = 48 W.

Много по-важно е да се гарантира липсата на фазови и преходни изкривявания: ако се появят, определено ще има скок в звука. Що се отнася до SOI, то е допустимо до 1%.Вътрешното изкривяване на басите на това ниво не се чува (вижте кривите на еднаква сила на звука), а „опашките“ на техния спектър в най-добре чуваемия среден диапазон няма да излязат от субуфера .

За да се избегнат фазови и преходни изкривявания, усилвателят за субуфера е изграден по т.нар. мостова схема: изходите на 2 идентични UMZCH се включват обратно през високоговорител; сигналите към входовете се подават в противофаза. Липсата на фазови и преходни изкривявания в мостовата верига се дължи на пълната електрическа симетрия на пътищата на изходния сигнал. Идентичността на усилвателите, образуващи рамената на моста, се осигурява от използването на сдвоени UMZCH на ИС, направени на един и същ чип; Това е може би единственият случай, когато усилвател на микросхеми е по-добър от дискретен.

Забележка:Мощността на мост UMZCH не се удвоява, както някои хора смятат, тя се определя от захранващото напрежение.

Пример за мостова схема UMZCH за субуфер в стая до 20 кв. m (без входни филтри) на TDA2030 IC е дадено на фиг. наляво. Допълнително филтриране на средните честоти се извършва от вериги R5C3 и R'5C'3. Радиаторна площ TDA2030 – от 400 кв. вижте Мостовите UMZCH с отворен изход имат неприятна характеристика: когато мостът е небалансиран, в тока на натоварване се появява постоянен компонент, който може да повреди високоговорителя, а веригите за защита на суб-баса често се провалят, изключвайки високоговорителя, когато не необходими. Ето защо е по-добре да защитите скъпата дъбова басова глава с неполярни батерии от електролитни кондензатори (маркирани в цвят, а диаграмата на една батерия е дадена във вмъкването.

Малко за акустиката

Акустичният дизайн на субуфера е специална тема, но тъй като тук е даден чертеж, са необходими и обяснения. Материал на корпуса – MDF 24 мм. Резонаторните тръби са изработени от доста издръжлива пластмаса без звънене, например полиетилен. Вътрешният диаметър на тръбите е 60 мм, издатините навътре са 113 мм в голямата камера и 61 в малката камера. За конкретна глава на високоговорителя субуферът ще трябва да бъде преконфигуриран за най-добър бас и в същото време най-малко въздействие върху стерео ефекта. За да настроят тръбите, те вземат тръба, която е очевидно по-дълга и като я набутат навътре и навън, постигат необходимия звук. Издатините на тръбите навън не влияят на звука, след това те се отрязват. Настройките на тръбата са взаимозависими, така че ще трябва да се бърникате.

Усилвател за слушалки

Усилвател за слушалки най-често се прави на ръка по две причини. Първият е за слушане „в движение“, т.е. извън дома, когато мощността на аудио изхода на плейъра или смартфона не е достатъчна за задвижване на „бутони“ или „репеи“. Второто е за домашни слушалки от висок клас. Hi-Fi UMZCH за обикновен хол е необходим с динамика до 70-75 dB, но динамичният обхват на най-добрите съвременни стерео слушалки надвишава 100 dB. Усилвател с такава динамика струва повече от някои автомобили и мощността му ще бъде от 200 W на канал, което е твърде много за обикновен апартамент: слушането на мощност, която е много по-ниска от номиналната, разваля звука, вижте по-горе. Следователно има смисъл да се направи отделен усилвател с ниска мощност, но с добра динамика, специално за слушалки: цените за битови UMZCH с такова допълнително тегло са очевидно абсурдно завишени.

Схемата на най-простия усилвател за слушалки, използващ транзистори, е дадена в поз. 1 снимка. Звукът е само за китайски „бутони“, работи в клас B. Също така не се различава по отношение на ефективността - 13 mm литиеви батерии издържат 3-4 часа при пълен обем. На поз. 2 – класиката на TDA за слушалки в движение. Звукът обаче е доста приличен, до среден Hi-Fi в зависимост от параметрите за цифровизация на пистата. Има безброй любителски подобрения на сбруята TDA7050, но никой все още не е постигнал прехода на звука към следващото ниво на класа: самият „микрофон“ не го позволява. TDA7057 (елемент 3) е просто по-функционален; можете да свържете контрола на звука към обикновен, а не двоен потенциометър.

UMZCH за слушалки на TDA7350 (елемент 4) е проектиран да осигурява добра индивидуална акустика. Именно на тази IC се сглобяват усилвателите за слушалки в повечето домакински UMZCH от среден и висок клас. UMZCH за слушалки на KA2206B (елемент 5) вече се счита за професионален: максималната му мощност от 2,3 W е достатъчна, за да управлява такива сериозни изодинамични „халби“ като TDS-7 и TDS-15.