UMZ de banda larga com baixa distorção. UMZCH com transistores de efeito de campo complementares. diagrama, descrição características técnicas do UPS

Recentemente, os projetistas de amplificadores de potência de baixa frequência estão cada vez mais recorrendo a circuitos valvulados, o que torna possível obter um bom som com um design relativamente simples. Mas você não deve “descartar” completamente os transistores, pois sob certas circunstâncias, um transistor UMZCH ainda é capaz de funcionar muito bem, e muitas vezes melhor que lâmpadas... O autor deste artigo teve a chance de experimentar um grande número de UMZCHs . Uma dessas opções “bipolares” de maior sucesso é oferecida aos leitores. A ideia de um bom funcionamento baseia-se na condição de que ambos os braços do UMZCH sejam simétricos. Quando ambas as meias ondas do sinal amplificado passam por processos de conversão semelhantes, pode-se esperar um funcionamento satisfatório do UMZCH no sentido qualitativo.

Mesmo num passado recente, a introdução de uma proteção ambiental profunda foi considerada uma condição indispensável e suficiente para o bom funcionamento de qualquer UMZCH. Havia uma opinião de que era impossível criar UMZCH de alta qualidade sem uma proteção ambiental geral profunda. Além disso, os autores dos projetos garantiram de forma convincente que, dizem, não há necessidade de selecionar transistores para trabalhar em pares (braços), o OOS vai compensar tudo e a dispersão dos transistores nos parâmetros não afeta a qualidade do som reprodução!

A era dos UMZCHs montados em transistores de mesma condutividade, por exemplo, o popular KT808. assumiu que os transistores de saída do UMZCH foram ligados de forma desigual, quando um transistor do estágio de saída foi ligado de acordo com o circuito com OE, e o segundo - com OK. Essa inclusão assimétrica não contribuiu para a amplificação do sinal de alta qualidade. Com a chegada do KT818, KT819, KT816. KT817 e outros, parece que o problema da linearidade UMZCH foi resolvido. Mas os pares complementares de transistores listados “na vida” estão muito longe da verdadeira complementaridade.

Não nos aprofundaremos nos problemas de não complementaridade dos transistores acima, que são amplamente utilizados em vários UMZCHs. É necessário apenas enfatizar este fato. que em condições iguais (modos) desses transistores é bastante difícil garantir seu funcionamento complementar nos estágios de amplificação push-pull. Isto é bem dito no livro de N.E. Sukhov.

Não nego de forma alguma a possibilidade de obter bons resultados na criação de UMZCHs usando transistores complementares. Isso requer uma abordagem moderna para o projeto de circuitos de tais UMZCHs, com a seleção cuidadosa obrigatória de transistores para operação em pares (chaves). Também tive a oportunidade de projetar esses UMZCHs, que são uma espécie de continuação do UMZCH de alta qualidade N.E. Sukhov, mas sobre eles - em outro momento. Quanto à simetria do UMZCH, como principal condição para o seu bom funcionamento, importa referir o seguinte. Descobriu-se que o UMZCH, montado segundo um circuito verdadeiramente simétrico e certamente utilizando transistores do mesmo tipo (com seleção obrigatória de cópias), possui parâmetros de qualidade superiores. É muito mais fácil selecionar transistores se eles forem do mesmo lote. Normalmente, cópias de transistores do mesmo lote têm parâmetros bastante próximos em comparação com cópias compradas “acidentalmente”. Por experiência própria, podemos dizer que em 20 unidades. transistores (quantidade padrão de um pacote), quase sempre você pode selecionar dois pares de transistores para o complexo estéreo UMZCH. Houve casos de mais “capturas bem-sucedidas” - quatro pares em 20 peças. Falarei sobre a seleção de transistores um pouco mais tarde.

O diagrama esquemático do UMZCH é mostrado na Fig. Como você pode ver no diagrama, é bastante simples. A simetria de ambos os braços do amplificador é garantida pela simetria dos transistores.

Sabe-se que o estágio diferencial apresenta muitas vantagens em relação aos circuitos push-pull convencionais. Sem entrar na teoria, deve-se enfatizar que este circuito contém o correto controle de “corrente” dos transistores bipolares. Os transistores da cascata diferencial possuem uma resistência de saída aumentada (muito superior à tradicional “oscilação” segundo o circuito OK), portanto podem ser considerados como geradores de corrente (fontes de corrente). Desta forma, o atual princípio de controle dos transistores de saída do UMZCH é implementado. É dito com muita precisão sobre a influência do casamento de resistências entre os estágios do transistor no nível de distorção não linear em: “Sabe-se que a não linearidade da característica de entrada do transistor I b = f (U b e ) se manifesta mais quando o amplificador O estágio opera a partir de um gerador de tensão, ou seja, a resistência de saída do estágio anterior é menor que a resistência de entrada do estágio subsequente. Nesse caso, o sinal de saída do transistor - a corrente do coletor ou emissor - é aproximado por uma função exponencial de a tensão base-emissor U é, e o coeficiente harmônico da ordem de 1% é alcançado em um valor desta tensão igual a apenas 1 mV (!). Isso explica as razões para a ocorrência de distorções em muitos transistores UMZCHs. uma pena que praticamente ninguém presta a devida atenção a esse fato. E daí, os transistores “morrem” nos UMZCHs (como os dinossauros?!), como se não houvesse saída para as circunstâncias atuais, exceto como usar circuitos valvulados...

Mas antes de começar a enrolar o transformador de saída trabalhoso, você ainda deve mexer no circuito de transistor simétrico do UMZCH. Olhando para o futuro, direi também que os UMZCHs que usam transistores de efeito de campo também foram montados usando um projeto de circuito semelhante; falaremos sobre isso em outra ocasião.

Outra característica do circuito da Fig. 1 é o número aumentado (em comparação com o UMZCH tradicional) de fontes de alimentação. Você não deve ter medo disso, pois as capacitâncias dos capacitores do filtro são simplesmente divididas igualmente em dois canais. E a separação das fontes de alimentação nos canais UMZCH apenas melhora os parâmetros do complexo estéreo como um todo. As tensões das fontes E1 e E2 não são estabilizadas, devendo ser utilizado um estabilizador de tensão (40 volts) como E3.

Falando sobre os problemas teóricos dos circuitos push-pull e do transistor UMZCH em geral, é necessário analisar mais uma cascata (ou várias dessas cascatas) - um reflexo de graves. Experimentos de longo prazo confirmam o fato de uma deterioração significativa na qualidade da reprodução do som devido a essas cascatas. Depois de montar um circuito totalmente simétrico, e mesmo com peças cuidadosamente selecionadas, você terá que enfrentar o problema dos circuitos bass reflex. Verificou-se que essas cascatas são capazes de introduzir distorções muito grandes (a diferença no formato de uma onda senoidal para meias ondas pode ser observada na tela do osciloscópio mesmo sem o uso de quaisquer circuitos adicionais). O acima se aplica totalmente a circuitos simples de versões valvuladas de amplificadores inversores de fase. Você seleciona os valores no circuito para obter igualdade nas amplitudes de ambas as meias ondas (ondas senoidais) do sinal antifase usando um voltímetro digital de alta qualidade, e o exame subjetivo requer (de ouvido!) girando o trimmer controles deslizantes de resistor longe deste método “instrumental” de ajustar os níveis.

Observando a forma de uma senóide na tela do osciloscópio, você pode ver distorções “interessantes” - em uma saída do bass reflex elas são mais largas (ao longo do eixo de frequência), na outra elas são “mais finas”, ou seja, A área da figura sinusóide é diferente para sinais diretos e de fase invertida. O ouvido detecta isso claramente e você precisa “desajustar” a configuração. É extremamente indesejável nivelar a sinusóide em cascatas de fase invertida com OOS profundo. É necessário eliminar as causas da assimetria nessas cascatas de outras formas de circuitos, caso contrário a cascata de fase invertida pode introduzir distorções de “transistor” muito perceptíveis, cujo nível será comparável às distorções do estágio de saída do UMZCH ( !). É assim que o inversor de fase é a principal unidade de assimetria para qualquer UMZCH push-pull (seja transistor, tubo ou circuitos UMZCH combinados), se, claro, os elementos amplificadores nos braços forem pré-selecionados com parâmetros semelhantes , caso contrário não faz sentido esperar nada de circuitos de som tão bons.

Os circuitos de inversão de fase mais fáceis de implementar e que funcionam bem são as opções de tubo. Seus “análogos” mais simples são transistores de efeito de campo, que (somente!) com uma abordagem de projeto de circuito competente são perfeitamente capazes de competir com amplificadores valvulados. E se os audiófilos não têm medo de usar transformadores correspondentes nos estágios de saída, onde esse “hardware” ainda “soa”, então os transformadores podem ser usados com a consciência tranquila nos estágios anteriores. Quero dizer cascatas de fase invertida, onde a amplitude da corrente (ou seja, este componente tem um efeito prejudicial no hardware) é pequena e a amplitude da tensão atinge um valor de apenas alguns volts.

Não há dúvida de que qualquer transformador é uma espécie de retrocesso nos circuitos na era dos Pentiums gigahertz. Mas existem vários “mas” que são muito apropriados para lembrar de vez em quando. Primeiro, uma transição bem feita ou transformador correspondente nunca introduzirá tanta distorção não linear, pois vários estágios de amplificador "errados" podem introduzir uma ampla variedade de distorções. Em segundo lugar, um inversor de fase de transformador realmente permite que você obtenha simetria real de sinais antifásicos, os sinais de seus enrolamentos são realmente próximos uns dos outros tanto na forma quanto na amplitude. Além disso, é passivo e suas características não dependem das tensões de alimentação. E se o seu UMZCH for realmente simétrico (neste caso, queremos dizer suas impedâncias de entrada), então a assimetria do UMZCH irá já pode ser determinado por uma maior dispersão nos parâmetros dos componentes de rádio nos braços UMZCH do que pela cascata de fase invertida. Portanto, não é recomendado o uso em tal UMZCH, pois existem radioelementos com tolerâncias superiores a 5% (o únicas exceções são os circuitos do gerador de corrente que alimenta a cascata diferencial). Você deve estar ciente de que se os parâmetros dos transistores nos braços UMZCH variarem mais de 20%, a precisão dos resistores já perde sua relevância. Por outro lado, quando são usados transistores bem selecionados, faz sentido usar resistores com tolerância de 1%. Claro, eles podem ser selecionados usando um bom ohmímetro digital.

Um dos projetos de circuito de maior sucesso de um inversor de fase é mostrado na Fig. Aparentemente simples demais, ainda requer muita atenção sobre si mesmo, já que possui diversos “segredos”. O primeiro é a escolha certa transistores de acordo com os parâmetros. Os transistores VT1 e VT2 não devem apresentar vazamentos significativos entre os eletrodos (ou seja, junções porta-fonte). Além disso, os transistores devem ter parâmetros semelhantes, principalmente no que diz respeito à corrente de dreno inicial - amostras com corrente inicial I são mais adequadas aqui. 30-70 mA. As tensões de alimentação devem ser estabilizadas, embora o coeficiente de estabilização da fonte de alimentação não desempenhe um papel significativo, além disso, a tensão negativa pode ser retirada do estabilizador UMZCH. Para garantir que os capacitores eletrolíticos introduzam menos distorção, eles são desviados com capacitores não eletrolíticos - tipo K73-17.

Vamos dar uma olhada mais de perto nas características de fabricação da unidade principal deste circuito - o transformador de fase dividida (fase invertida). Tanto a indutância de fuga quanto a faixa de frequências efetivamente reproduzidas, sem falar no nível de diversas distorções, dependem da precisão de sua fabricação. Assim, os dois principais segredos do processo tecnológico de fabricação deste transformador são os seguintes. A primeira é a necessidade de abandonar o simples enrolamento dos enrolamentos. Dou duas opções de enrolamento deste transformador que usei. O primeiro é mostrado na Fig. 3, o segundo - na Fig. A essência deste método de enrolamento é a seguinte. Cada um dos enrolamentos (I, II ou III) consiste em vários enrolamentos contendo estritamente o mesmo número de voltas. Qualquer erro no número de voltas deve ser evitado, ou seja, diferenças nas voltas entre os enrolamentos. Portanto, foi decidido enrolar o transformador usando um método comprovado. De acordo com a Figura 3, são utilizados seis fios (por exemplo, PELSHO-0.25). O comprimento necessário do fio do enrolamento é calculado antecipadamente (nem sempre e nem todo radioamador terá seis bobinas de fio do mesmo diâmetro em mãos), junte os seis fios e enrole todos os enrolamentos ao mesmo tempo. A seguir, basta encontrar as derivações dos enrolamentos necessários e conectá-los aos pares e em série. Conforme Figura 4, foram utilizados nove condutores para esta opção. E, no entanto, é necessário enrolar de tal forma que os fios de uma volta não divirjam em direções diferentes, distantes um do outro, mas fiquem juntos em um rolo comum. Enrolar com fios separados é inaceitável, o transformador irá literalmente “tocar” em toda a faixa de frequências de áudio, a indutância de vazamento aumentará e a distorção do UMZCH também aumentará devido à assimetria dos sinais nas saídas do transformador.

Sim, e é muito fácil cometer erros com certos métodos de enrolamento de enrolamentos simétricos. E um erro de várias voltas se faz sentir pela assimetria dos sinais antifásicos. Se continuarmos francamente, foi fabricado um transformador bass reflex (em um único tipo, cópia) com... 15 núcleos. Houve um experimento que foi incluído na coleção de designs UMZCH de excelente som. Mais uma vez gostaria de dizer que não são os transformadores os culpados pelo mau desempenho de alguns circuitos, mas sim os seus projetistas. Em todo o mundo, a produção de UMZCHs valvulados se expandiu muito; a grande maioria deles contém transformadores de isolamento (ou melhor, correspondentes), sem os quais o estágio valvulado (um típico circuito de estágio de saída push-pull contém 2-4 válvulas) é simplesmente impossível combinar com sistemas de alto-falantes de baixa impedância. Existem, é claro, também casos de UMZCHs “supertubulares” que não possuem transformadores de saída. Seu lugar foi ocupado por poderosos pares complementares de transistores de efeito de campo ou... uma bateria de poderosos triodos valvulados conectados em paralelo. Mas este tópico está além do escopo deste artigo. No nosso caso, tudo é muito mais simples. O transistor VT1 (Fig. 2) do tipo MOS, conectado em um circuito com dreno comum (seguidor de fonte) opera sobre um gerador de corrente (fonte de corrente) feito no transistor VT2. Você não deve usar transistores de efeito de campo poderosos como o KP904, pois eles aumentaram as capacitâncias de entrada e passagem, o que não pode deixar de afetar a operação desta cascata.

Outro obstáculo, um sério problema na criação de um transformador de banda larga, aguarda o projetista na hora de escolher um núcleo magnético. Aqui é apropriado acrescentar algo ao que pode ser encontrado na literatura disponível para radioamadores. Diversas opções de design tanto para rádios amadores quanto para profissionais sugerem a utilização de materiais diferenciados para os núcleos magnéticos dos transformadores, o que não causaria incômodo tanto na compra quanto na utilização. A essência dos métodos é esta.

Se o seu UMZCH operar em frequências acima de 1 kHz, você poderá usar núcleos de ferrite com segurança. Mas deve-se dar preferência a amostras de núcleos magnéticos com maior permeabilidade magnética; núcleos de transformadores de TV horizontais funcionam muito bem. Os projetistas devem ser alertados contra o uso de núcleos que já estejam em operação há muito tempo. Sabe-se que os produtos de ferrite perdem seus parâmetros com a “idade”, incluindo a permeabilidade magnética inicial; a velhice “única” os mata não menos do que, por exemplo, os ímãs dos alto-falantes de longa duração, que por algum motivo quase todo mundo fica em silêncio sobre.

A seguir, sobre os núcleos - se o UMZCH for usado como uma opção de baixo, você poderá usar com segurança versões tradicionais de placa em forma de W de núcleos magnéticos. Deve-se enfatizar que a blindagem de todos esses transformadores era, em quase todos os lugares, uma necessidade e um requisito. O que você pode fazer, você tem que pagar por tudo. Normalmente era suficiente fazer um “casulo” com uma telha comum de 0,5 mm de espessura.

Os núcleos toroidais também funcionam bem em baixas frequências. Aliás, seu uso simplifica a destruição de todo tipo de interferência dos transformadores de rede. Aqui a “reversibilidade” das vantagens do núcleo toroidal é preservada - na versão em rede ele se distingue por um pequeno campo de radiação externo, mas nos circuitos de entrada (sinal) é insensível a campos externos. Quanto à opção de banda larga (20 - 20.000 Hz), o mais correto seria utilizar dois tipos diferentes de núcleos colocados lado a lado em uma janela da moldura para enrolamento dos enrolamentos do transformador. Isso elimina o bloqueio tanto em altas frequências (o núcleo de ferrite funciona aqui) quanto em baixas frequências (o aço do transformador funciona aqui). Melhoria adicional na reprodução do som na região de 1-15 kHz é obtida revestindo as placas do núcleo de aço com verniz, como é feito nos UMZCHs de tubo. Além disso, cada placa “funciona individualmente” como parte do núcleo, o que reduz todos os tipos de perdas devido a correntes parasitas. O nitrovarnish seca rapidamente, uma fina camada é aplicada simplesmente mergulhando a placa em um recipiente com verniz.

Esta tecnologia para fabricar um transformador em bass reflex pode parecer muito trabalhosa para muitos, mas acredite na minha palavra - “o jogo vale a pena”, porque “o que vai, volta”. E quanto à complexidade, “low-tech”, podemos dizer o seguinte - em um dia de folga foi possível fabricar dois desses transformadores sem pressa, e até soldar seus enrolamentos na ordem exigida, o que não se pode dizer dos transformadores de saída para UMZCHs de tubo.

Agora algumas palavras sobre o número de voltas. A teoria exige um aumento na indutância do enrolamento primário (I), com o seu aumento a faixa de frequências reproduzidas se expande para frequências mais baixas. Em todos os projetos, enrolar os enrolamentos antes de preencher a estrutura foi suficiente; o diâmetro do fio foi usado 0,1 para 15 núcleos, 0,15 para 9 núcleos e 0,2 para a versão de 6 núcleos. Neste último caso, também foi utilizado o PELSHO 0,25 existente.

Para o mesmo. Para quem não suporta transformadores, existe também a opção sem transformador - Fig. Este é o mais simples. mas uma versão completamente sonora do circuito cascata bass reflex, que foi usado não apenas em circuitos UMZCH simétricos, mas também em UMZCHs de ponte poderosos. A simplicidade muitas vezes engana, por isso vou limitar-me a críticas a tais esquemas, mas ouso dizer que é bastante difícil simetria das áreas das senóides; muitas vezes é necessário introduzir circuitos adicionais de polarização e balanceamento, e a qualidade da reprodução do som deixa muito a desejar. Apesar das distorções de fase, amplitude e frequência introduzidas pelos transformadores, elas permitem obter uma resposta de frequência quase linear na faixa de frequência de áudio, ou seja, em toda a faixa de 20 Hz a 20.000 Hz. A partir de 16 kHz e acima, a capacitância dos enrolamentos pode ser afetada, mas o aumento adicional da área da seção transversal do núcleo magnético permite evitar parcialmente esse problema. A regra é simples, semelhante aos transformadores de rede: aumentando a área da seção transversal do circuito magnético do núcleo do transformador, por exemplo, em duas vezes. fique à vontade para reduzir pela metade o número de voltas dos enrolamentos, etc.

Expanda a faixa de frequências efetivamente reproduzidas para baixo, ou seja, abaixo de 20 Hz, você pode fazer isso da seguinte maneira. Transistores de efeito de campo (VT1, VT2 - Fig. 2) são usados com grandes valores de I inicial. e aumente a capacitância do capacitor C4 para 4700 uF. Os capacitores eletrolíticos operam de forma muito mais limpa se uma tensão de polarização direta de vários volts for aplicada a eles. É muito conveniente, neste caso, fazer o seguinte. Instale no transistor VT1 superior (conforme diagrama) uma instância com corrente de dreno inicial maior que a do transistor VT2. Você pode fazer isso de forma ainda mais “eficiente” usando um resistor de balanceamento para o transistor VT2, um fragmento de um circuito com tal resistor é mostrado na Fig. Inicialmente, o controle deslizante do resistor de sintonia R2" fica na posição inferior (conforme diagrama), movendo seu controle deslizante para cima provoca um aumento na corrente de dreno do transistor VT2, o potencial na placa positiva do capacitor C4 torna-se mais negativo. O processo inverso ocorre quando o resistor R2 se move na direção oposta. Desta forma, é possível ajustar a cascata de acordo com os modos mais adequados, principalmente quando não existem transistores (VT1 e VT2) com valores próximos de I inicial. , mas você tem que instalar o que tem em mãos...

Detive-me em alguns detalhes sobre esse esquema aparentemente muito simples. É simples, mas não primitivo. Ele também tem vantagens inegáveis em relação aos circuitos inversores de fase do amplificador “all-passing” galvanicamente conectados. A primeira dessas vantagens é a supressão de interferências de infra-baixa frequência (por exemplo, em unidades de controle eletrônico), a segunda é o “corte” de interferências ultrassônicas, como estações de rádio poderosas, várias instalações ultrassônicas, etc. A propriedade mais positiva de tal esquema deve ser especialmente enfatizada. Estamos falando da ausência de problemas ao conectar excelentes circuitos simétricos com entrada assimétrica. Vale a pena olhar para a Figura 5 e imediatamente fica claro (se uma pessoa já lidou com isso!) que o problema dos potenciais aqui simplesmente não foi resolvido de forma alguma. Isso é parcialmente resolvido com a substituição do capacitor eletrolítico por uma bateria de não eletrolíticos conectados em paralelo, como se um atraso temporário na conexão dos alto-falantes resolvesse tudo. O atraso na conexão dos sistemas acústicos ao UMZCH realmente elimina cliques e surtos quando ligado, mas não pode resolver o problema de distorção adicional devido aos diferentes potenciais e diferentes impedâncias de saída do inversor de fase. Este circuito amplificador inversor de fase (Fig. 2) tem sido usado com sucesso com vários UMZCHs, incluindo tubos simétricos.

Recentemente, em periódicos você pode encontrar circuitos UMZCH baseados nos poderosos KP901 e KP904. Mas os autores não mencionam que os transistores de efeito de campo deveriam ser rejeitados para correntes de fuga. Se, por exemplo, VT1 e VT2 (no circuito da Fig. 2) for claramente necessário usar cópias de alta qualidade, então em cascatas com grandes amplitudes de tensões e correntes, e o mais importante - onde a resistência de entrada do MOS transistor (sua redução) não desempenha um papel, você pode usar exemplos ainda piores. Tendo atingido valores máximos de vazamento, os transistores MOS são, via de regra, estáveis no futuro e a deterioração adicional de seus parâmetros não é mais observada ao longo do tempo (na maioria dos casos).

O número de transistores com vazamentos aumentados no circuito de porta, por exemplo, em um pacote (padrão - 50 unidades) pode variar de 10 a 20 unidades. (ou até mais). Rejeitar transistores potentes não é difícil - basta montar uma espécie de suporte, por exemplo, conforme Fig. 6 e incluir um amperímetro digital no circuito da porta (os instrumentos ponteiros neste caso são muito sensíveis a sobrecargas e são inconvenientes devido à necessidade de mudança repetida de faixa para faixa).

E agora que o bass reflex já foi fabricado, você pode prosseguir para o circuito da Fig. retorne diretamente para UMZCH. Os conectores (soquetes) SSh-3, SSh-5 e similares amplamente utilizados não podem ser usados, como muitos projetistas e fabricantes fazem. A resistência de contato de tal conexão é significativa (0,01 - 0,1 Ohm!) e também flutua dependendo da corrente que flui (com o aumento da corrente, a resistência aumenta!). Portanto, você deve usar conectores potentes (por exemplo, de equipamentos de rádio militares antigos) com baixa resistência de contato. O mesmo se aplica aos contatos do relé na unidade de proteção AC contra o possível aparecimento de tensão constante na saída do UMZCH. E não há necessidade de cobri-los (grupos de contato) com qualquer feedback para reduzir a distorção. Acredite na minha palavra que de ouvido (exame subjetivo) eles são praticamente inaudíveis (com resistências de contato suficientemente baixas), o que não pode ser dito sobre as distorções “eletrônicas” introduzidas por todos os estágios do amplificador, capacitores e outros componentes do UMZCH, que certamente traga cores brilhantes para a imagem geral da reprodução do som. Todos os tipos de distorção podem ser minimizados pelo uso racional de estágios de amplificação (isso é especialmente verdadeiro para amplificadores de tensão - quanto menos deles, melhor será a qualidade do sinal amplificado). Neste UMZCH existe apenas um estágio de amplificação de tensão - transistor VT3 (ombro esquerdo) e VT4 (ombro direito). A cascata nos transistores VT6 e VT5 são apenas seguidores de emissores correspondentes (atuais). Os transistores VT3 e VT4 são selecionados com h21 e mais de 50, VT6 e VT5 - mais de 150. Neste caso, não surgirão problemas ao operar o UMZCH em altas potências. A tensão de realimentação negativa para corrente contínua e alternada é fornecida às bases dos transistores VT6 e VT5 através dos resistores R24 e R23. A profundidade desse feedback é de apenas cerca de 20 dB, portanto não há distorção dinâmica no UMZCH, mas esse feedback é suficiente para manter os modos dos transistores de saída VT7 e VT8 dentro dos limites exigidos. UMZCH é bastante resistente à autoexcitação de HF. A simplicidade do circuito permite sua desmontagem rápida, já que a alimentação (-40 V) do driver e os transistores finais (2 x 38 V) podem ser desligados de forma independente. A simetria total do amplificador ajuda a reduzir distorções não lineares e reduzir a sensibilidade às ondulações da tensão de alimentação, bem como a supressão adicional de interferência de modo comum que chega a ambas as entradas do UMZCH. A desvantagem do amplificador é a dependência significativa das distorções não lineares em h21 e dos transistores utilizados, mas se os transistores tiverem h21 out = 70 W) igual a 1,7 V (valor efetivo).

Os transistores VT1 e VT2 são utilizados como fonte (gerador de corrente) que alimenta o estágio diferencial (driver). O valor desta corrente 20...25 mA é definido com o resistor de ajuste R3 (470 Ohm). Como a corrente quiescente também depende desta corrente, para estabilização térmica desta última, o transistor VT1 é colocado no dissipador de calor de um dos transistores do estágio de saída (VT7 ou VT8). O aumento na temperatura do dissipador de calor do transistor de saída é transferido respectivamente para o transistor VT1 localizado neste dissipador de calor e, quando este é aquecido, o potencial negativo na base do transistor VT2 diminui. Isso fecha o transistor VT2, a corrente através dele diminui, o que corresponde a uma diminuição na corrente quiescente dos transistores de saída VT7 e VT8. Desta forma, a corrente quiescente dos transistores de saída é estabilizada quando seus dissipadores de calor são significativamente aquecidos. Apesar da aparente simplicidade de implementação de tal estabilização térmica, ela é bastante eficaz e não houve problemas com a confiabilidade do UMZCH. É muito conveniente monitorar as correntes dos transistores diferenciais (VT3 e VT4) pela queda de tensão nos resistores R7 e R15 ou R21 e R26. O resistor trimmer R11 é um resistor de balanceamento usado para definir o potencial zero no alto-falante (na saída do UMZCH).

O diagrama da unidade de proteção do alto-falante (Fig. 7) é feito de acordo com o esquema tradicional. Como foi escolhido o projeto de colocar o UMZCH em alojamentos separados, então Cada UMZCH possuía suas próprias unidades de proteção do sistema acústico. O circuito de proteção dos alto-falantes é simples e confiável; esta opção passou por testes de longo prazo em muitos projetos e provou ser boa e confiável, mais de uma vez “salvando” a vida de alto-falantes caros. O funcionamento satisfatório do circuito pode ser considerado quando o relé K1 é acionado quando uma tensão constante de 5 V é aplicada entre os pontos A e B. É muito fácil verificar isso usando uma fonte de alimentação ajustável (com tensão de saída variável). Diferentes tipos de relés foram utilizados em diferentes projetos, e a tensão da fonte de alimentação desta unidade também variou entre 30-50 V (para valores mais altos desta tensão, os transistores VT1 e VT2 devem ser substituídos por unidades de tensão mais altas, para exemplo KT503E, etc.)

Deve-se dar preferência para uso na unidade de proteção a relés com grupos de contatos de maior corrente, com grande área de superfícies de contato. Mas os relés RES-9 ou RES-10 não devem ser usados - em altas potências de saída do UMZCH, eles começam a introduzir suas cores “únicas” no sinal amplificado. A unidade de proteção AC é alimentada por um retificador separado, sendo necessário excluir quaisquer conexões galvânicas desta unidade com o UMZCH, com exceção apenas dos sensores de tensão de saída - os pontos A e B são conectados às saídas do UMZCH.

Os drivers de ambos os canais podem ser alimentados por um regulador de tensão comum. Neste caso, ambos os canais UMZCH são combinados em um invólucro e as fontes de alimentação são montadas em outro invólucro. Naturalmente, existe um amplo campo de escolha para cada caso específico, para quem o que é mais adequado em design. O diagrama de uma das opções de estabilizador para alimentar os drivers é mostrado na Fig. VT1 é montado em transistor o gerador de corrente que alimenta o transistor VT2, a tensão necessária na saída do estabilizador é definida pelo resistor de corte R6. Deve-se enfatizar que a potência máxima de saída do UMZCH depende principalmente da tensão deste estabilizador. Porém, aumentar a tensão acima de 50 V não é recomendado devido à possível falha dos transistores do driver VT3 e VT4. A tensão total de estabilização dos diodos zener deve estar na faixa de 27-33 V. A corrente através dos diodos zener é selecionada pelo resistor R4. O resistor R1 limita (corrente) e evita falha do transistor de controle VT2. O último é bastante provável durante o processo de configuração, enquanto aumentar a fonte de alimentação do driver pode desabilitar todo o UMZCH. Após a instalação do UMZCH, o resistor R1 no estabilizador pode ser fechado com um pedaço de fio, ou não é necessário fazer isso, pois os drivers consomem uma corrente de pouco mais de 50 mA - influência do resistor R1 em os parâmetros do estabilizador são insignificantes em correntes de carga baixas.

Com um design de bloco, você terá que separar completamente as fontes de alimentação de ambos os UMZCHs, incluindo os drivers. Mas em qualquer caso, para alimentar o driver é necessário um retificador separado com enrolamento próprio no transformador. O circuito retificador é mostrado na Fig.9. Cada canal UMZCH usa seu próprio transformador de potência. Esta opção de projeto apresenta diversas vantagens em relação ao uso tradicional de um único transformador. A primeira coisa que é possível é reduzir a altura do bloco como um todo, já que o tamanho (altura) do transformador de rede é significativamente reduzido com transformadores de alimentação separados para cada UMZCH. Além disso, é mais fácil enrolar, pois o diâmetro dos fios do enrolamento pode ser reduzido em 1,4 vezes sem comprometer a potência do UMZCH. A este respeito, os enrolamentos da rede podem ser ligados em antifase para reduzir a interferência da rede (isso ajuda muito a compensar a radiação dos campos do transformador, especialmente quando outros circuitos amplificadores são colocados no mesmo invólucro com o UMZCH - blocos de tom, controle de volume , etc.). A separação dos circuitos de alimentação dos transistores de saída UMZCH permite aumentar a qualidade do sinal reproduzido, principalmente em baixas frequências (as distorções transitórias nos canais de baixa frequência também são reduzidas). Para reduzir o nível de distorção de intermodulação causada pela rede elétrica, telas eletrostáticas (uma camada de fio enrolado, volta a volta) são introduzidas nos transformadores.

Todas as opções de projeto UMZCH usam núcleos magnéticos toroidais para transformadores. O enrolamento foi feito manualmente por meio de lançadeiras. Também podemos recomendar uma versão simplificada do projeto da fonte de alimentação. Para isso, é usado um LATR de fábrica (uma cópia de nove A é boa). O enrolamento primário, por ser o mais difícil no processo de enrolamento, já está pronto, basta enrolar o enrolamento da tela e todos os enrolamentos secundários e o transformador funcionarão perfeitamente. Sua janela é espaçosa o suficiente para acomodar os enrolamentos de ambos os canais do UMZCH. Além disso, é possível alimentar os drivers e amplificadores inversores de fase a partir de estabilizadores comuns, “economizando” neste caso dois enrolamentos. A desvantagem de tal transformador é sua grande altura (exceto, é claro, nas circunstâncias acima).

Agora sobre os detalhes. Você não deve instalar diodos de baixa frequência (como D242 e similares) para alimentar o UMZCH - a distorção em altas frequências (de 10 kHz e acima) aumentará; além disso, capacitores cerâmicos foram introduzidos adicionalmente nos circuitos retificadores para reduzir a distorção de intermodulação causada por alterações na condutividade dos diodos no momento de sua comutação. Isso reduz a influência da rede elétrica no UMZCH quando ele opera em altas frequências na faixa de áudio. A situação é ainda melhor com qualidade ao desviar capacitores eletrolíticos em retificadores de alta corrente (estágios de saída UMZCH) com não eletrolíticos. Ao mesmo tempo, tanto a primeira como a segunda adições aos circuitos retificadores foram percebidas com bastante clareza por um exame subjetivo - um teste auditivo do funcionamento do UMZCH, notou-se seu funcionamento mais natural ao reproduzir vários componentes HF de diferentes frequências.

Sobre transistores. Não vale a pena substituir os transistores VT3 e VT4 por cópias piores em termos de propriedades de frequência (KT814, por exemplo), pois o coeficiente harmônico aumenta pelo menos duas vezes (na seção HF, e ainda mais). Isto é muito perceptível de ouvido; as frequências médias são reproduzidas de forma não natural. Para simplificar o projeto do UMZCH, são utilizados transistores compostos da série KT827A no estágio de saída. E embora eles, em princípio, sejam bastante confiáveis, eles ainda precisam ser verificados quanto à tensão coletor-emissor máxima suportável (cada instância tem sua própria) (ou seja, tensão direta Uke max. para um transistor fechado). Para isso, a base do transistor é conectada ao emissor através de um resistor de 100 Ohm e a tensão é aplicada, aumentando gradativamente: para o coletor - mais, para o emissor - menos. Instâncias que detectam o fluxo de corrente (limite do amperímetro - 100 μA) para Uke = 100 V não são adequadas para este projeto. Eles podem funcionar, mas não por muito tempo... As instâncias sem esses “vazamentos” funcionam de forma confiável durante anos sem criar quaisquer problemas. O diagrama da bancada de testes é mostrado na Fig. Naturalmente, os parâmetros a série KT827 quer ser a melhor, especialmente no que diz respeito às suas propriedades de frequência. Portanto, eles foram substituídos por transistores “compostos” montados no KT940 e KT872. Só é necessário selecionar o KT872 com o maior h21 e possível, já que o KT940 não possui I to max grande o suficiente. Este equivalente funciona perfeitamente em toda a faixa de áudio e especialmente em altas frequências. O diagrama de circuito para conectar dois transistores em vez de um tipo composto KT827A é mostrado na Fig. O transistor VT1 pode ser substituído pelo KT815G e o VT2 por quase qualquer potente (P a > 50 W e com U e > 30).

Os resistores utilizados são do tipo C2-13 (0,25 W), MLT. Capacitores dos tipos K73-17, K50-35, etc. Configurar um UMZCH montado corretamente (sem erros) consiste em definir a corrente quiescente dos transistores do estágio de saída do UMZCH - VT7 e VT8 entre 40-70 mA. É muito conveniente monitorar o valor da corrente quiescente pela queda de tensão nos resistores R27 e R29. A corrente quiescente é definida pelo resistor R3. Uma tensão de saída constante próxima de zero na saída do UMZCH é definida com um resistor de balanceamento R11 (uma diferença de potencial não superior a 100 mV é alcançada).

LITERATURA

Sukhov N.E. e outros Tecnologia de reprodução de som de alta qualidade - Kiev, "Technique", 1985
Sukhov N.E. UMZCH de alta fidelidade. - “Rádio”, 1989 - nº 6, nº 7.
Sukhov N.E. Sobre a questão da avaliação de distorções não lineares do UMZCH. - "Rádio", nº 5. 1989.

Algumas palavras sobre erros de instalação:
Para melhorar a legibilidade dos circuitos, vamos considerar um amplificador de potência com dois pares de transistores de efeito de campo finais e uma fonte de alimentação de ±45 V.
Como primeiro erro, vamos tentar “soldar” os diodos zener VD1 e VD2 com a polaridade errada (a conexão correta é mostrada na Figura 11). O mapa de tensão terá a forma mostrada na Figura 12.

Figura 11 Pinagem dos diodos zener BZX84C15 (no entanto, a pinagem dos diodos é a mesma).

Figura 12 Mapa de tensão de um amplificador de potência com instalação incorreta dos diodos zener VD1 e VD2.

Esses diodos zener são necessários para gerar a tensão de alimentação do amplificador operacional e foram selecionados em 15 V apenas porque essa tensão é ideal para este amplificador operacional. O amplificador mantém seu desempenho sem perda de qualidade mesmo ao usar classificações próximas - 12 V, 13 V, 18 V (mas não mais que 18 V). Se instalado incorretamente, em vez da tensão de alimentação necessária, o amplificador de opressão recebe apenas a queda de tensão na junção np dos diodos zener. A corrente é regulada normalmente, há uma pequena tensão constante na saída do amplificador e não há sinal de saída.
Também é possível que os diodos VD3 e VD4 estejam instalados incorretamente. Neste caso, a corrente quiescente é limitada apenas pelos valores dos resistores R5, R6 e pode atingir um valor crítico. Haverá um sinal na saída do amplificador, mas o aquecimento bastante rápido dos transistores finais certamente levará ao superaquecimento e à falha do amplificador. O mapa de tensão e corrente para este erro é mostrado nas Figuras 13 e 14.

Figura 13 Mapa de tensão do amplificador com instalação incorreta de diodos de estabilização térmica.

Figura 14 Mapa de corrente do amplificador com instalação incorreta dos diodos de estabilização térmica.

O próximo erro de instalação popular pode ser a instalação incorreta de transistores do penúltimo estágio (drivers). Neste caso, o mapa de tensão do amplificador assume a forma mostrada na Figura 15. Neste caso, os transistores do estágio terminal estão completamente fechados e não há sinal de som na saída do amplificador, e o nível de tensão DC é o mais próximo possível de zero.

Figura 15 Mapa de tensões para instalação incorreta de transistores no estágio do driver.

A seguir, o erro mais perigoso é que os transistores do estágio do driver se confundem, e a pinagem também se confunde, por isso o que se aplica aos terminais dos transistores VT1 e VT2 está correto e eles operam em seguidor de emissor modo. Neste caso, a corrente que passa pelo estágio final depende da posição do controle deslizante do resistor de corte e pode ser de 10 a 15 A, o que em qualquer caso causará sobrecarga da fonte de alimentação e rápido aquecimento dos transistores finais. A Figura 16 mostra as correntes na posição intermediária do resistor de corte.

Figura 16 Mapa de corrente quando os transistores do estágio do driver estão instalados incorretamente, a pinagem também fica confusa.

É improvável que seja possível soldar a saída dos transistores de efeito de campo finais IRFP240 - IRFP9240 ao contrário, mas é possível trocá-los com bastante frequência. Neste caso, os diodos instalados nos transistores estão em uma situação difícil - a tensão aplicada a eles tem uma polaridade correspondente à sua resistência mínima, o que provoca o consumo máximo da fonte de alimentação e a rapidez com que queimam depende mais da sorte do que do leis da física.
Fogos de artifício na placa podem acontecer por mais um motivo - diodos zener de 1,3 W em um pacote igual aos diodos 1N4007 estão à venda, portanto, antes de instalar diodos zener na placa, se eles estiverem em uma caixa preta, você deve dar uma olhada mais de perto nas inscrições na caixa. Ao instalar diodos em vez de diodos zener, a tensão de alimentação do amplificador operacional é limitada apenas pelos valores dos resistores R3 e R4 e pelo consumo de corrente do próprio amplificador operacional. Em qualquer caso, o valor da tensão resultante é significativamente maior que a tensão máxima de alimentação para um determinado amplificador operacional, o que leva à sua falha, às vezes com o disparo de parte da caixa do próprio amplificador operacional, e então uma tensão constante pode aparecer em sua saída, próximo à tensão de alimentação do amplificador, o que levará ao aparecimento de uma tensão constante na saída do próprio amplificador de potência. Via de regra, a cascata final neste caso permanece operacional.
E por fim, algumas palavras sobre os valores dos resistores R3 e R4, que dependem da tensão de alimentação do amplificador. 2,7 kOhm é o mais universal, porém, ao alimentar o amplificador com uma tensão de ±80 V (apenas para uma carga de 8 Ohm), esses resistores irão dissipar cerca de 1,5 W, portanto deve ser substituído por um resistor de 5,6 kOhm ou 6,2 kOhm , o que reduzirá a potência térmica gerada para 0,7 W.

E KB BD135; BD137

H&S IRF240 - IRF9240

Este amplificador conquistou merecidamente seus fãs e começou a adquirir novas versões. Em primeiro lugar, a cadeia de geração de tensão de polarização do primeiro estágio do transistor foi alterada. Além disso, a proteção contra sobrecarga foi introduzida no circuito.
Como resultado das modificações, o diagrama de circuito de um amplificador de potência com transistores de efeito de campo na saída adquiriu a seguinte forma:

AUMENTAR

As opções de PCB são mostradas em formato gráfico (precisa ser dimensionado)

A aparência da modificação resultante do amplificador de potência é mostrada nas fotografias abaixo:

Só falta acrescentar uma mosca na pomada...
O fato é que os transistores de efeito de campo IRFP240 e IRFP9240 utilizados no amplificador foram descontinuados pela desenvolvedora International Rectifier (IR), que prestou mais atenção à qualidade de seus produtos. O principal problema desses transistores é que eles foram projetados para uso em fontes de alimentação, mas se mostraram bastante adequados para equipamentos de amplificação de áudio. A crescente atenção da International Rectifier à qualidade dos componentes fabricados possibilitou, sem selecionar transistores, conectar vários transistores em paralelo sem se preocupar com diferenças nas características dos transistores - o spread não ultrapassou 2%, o que é bastante aceitável.
Hoje, os transistores IRFP240 e IRFP9240 são produzidos pela Vishay Siliconix, que não é tão sensível aos seus produtos e os parâmetros dos transistores tornaram-se adequados apenas para fontes de alimentação - o spread no “fator de ganho” dos transistores de um lote ultrapassa 15% . Isso exclui a conexão paralela sem seleção preliminar, e o número de transistores testados para a seleção 4 excede igualmente várias dezenas de cópias.
Nesse sentido, antes de montar este amplificador, você deve primeiro descobrir qual marca de transistores você pode adquirir. Se o Vishay Siliconix for vendido em suas lojas, é altamente recomendável que você se recuse a montar este amplificador de potência - você corre o risco de gastar muito dinheiro e não conseguir nada.
Porém, o trabalho de desenvolvimento da “VERSÃO 2” deste amplificador de potência e a falta de transistores de efeito de campo decentes e baratos para o estágio de saída nos fizeram pensar um pouco sobre o futuro deste circuito. Como resultado, a “VERSÃO 3” foi simulada, usando em vez dos transistores de efeito de campo IRFP240 - IRFP9240 da Vishay Siliconix um par bipolar da TOSHIBA - 2SA1943 - 2SC5200, que hoje ainda são de qualidade bastante decente.
O diagrama esquemático da nova versão do amplificador incorporou melhorias da “VERSÃO 2” e sofreu alterações no estágio de saída, possibilitando o abandono do uso de transistores de efeito de campo. O diagrama do circuito é mostrado abaixo:

Diagrama esquemático usando transistores de efeito de campo como repetidores AMPLIAR

Nesta versão, os transistores de efeito de campo são mantidos, mas são usados como seguidores de tensão, o que alivia significativamente a carga no estágio do driver. Uma pequena conexão positiva foi introduzida no sistema de proteção para evitar a excitação do amplificador de potência no limite de operação da proteção.
A placa de circuito impresso está em processo de desenvolvimento, aproximadamente os resultados das medições reais e uma placa de circuito impresso funcional aparecerão no final de novembro, mas por enquanto podemos oferecer um gráfico de medição THD obtido pelo MICROCAP. Você pode ler mais sobre este programa.

UMZCH com transistores de efeito de campo complementares

Apresentamos aos leitores uma versão do UMZCH de cem watts com transistores de efeito de campo. Neste projeto, os invólucros dos transistores de potência podem ser montados em um dissipador de calor comum sem espaçadores isolantes, o que melhora significativamente a transferência de calor. Como segunda opção de fonte de alimentação, é proposto um poderoso conversor de pulsos, que deve ter um nível bastante baixo de autointerferência.

O uso de transistores de efeito de campo (FETs) em UMZCHs foi até recentemente dificultado por uma escassa gama de transistores complementares, bem como por sua baixa tensão operacional. A qualidade da reprodução do som através do UMZCH no PT é frequentemente avaliada no nível dos amplificadores valvulados e ainda superior devido ao fato de que, em comparação com amplificadores baseados em transistores bipolares, eles criam menos distorção não linear e de intermodulação, e também apresentam um aumento mais suave em distorção durante sobrecargas. Eles são superiores aos amplificadores valvulados tanto no amortecimento de carga quanto na largura da banda de frequência de áudio operacional. A frequência de corte de tais amplificadores sem feedback negativo é significativamente maior do que a dos UMZCHs baseados em transistores bipolares, o que tem um efeito benéfico em todos os tipos de distorção.

Distorções não lineares no UMZCH são introduzidas principalmente pelo estágio de saída e, para reduzi-las, geralmente é usado OOS geral. A distorção no estágio diferencial de entrada, usado como somatório dos sinais da fonte e do circuito OOS geral, pode ser pequena, mas é impossível reduzi-la usando o OOS geral

A capacidade de sobrecarga da cascata diferencial usando transistores de efeito de campo é aproximadamente 100...200 vezes maior do que com transistores bipolares.

O uso de transistores de efeito de campo no estágio de saída do UMZCH torna possível abandonar os tradicionais repetidores Darlington de dois e três estágios com suas desvantagens inerentes.

Bons resultados são obtidos usando transistores de efeito de campo com uma estrutura de metal-dielétrico-semicondutor (MDS) no estágio de saída. Devido ao fato de a corrente no circuito de saída ser controlada pela tensão de entrada (semelhante aos dispositivos elétricos a vácuo), em altas correntes o desempenho da cascata nos transistores MOS de efeito de campo no modo de comutação é bastante alto (τ = 50 ns). Tais cascatas têm boas propriedades de transferência em altas frequências e têm um efeito de autoestabilização da temperatura.

As vantagens dos transistores de efeito de campo incluem:

baixo poder de controle nos modos estático e dinâmico;
ausência de ruptura térmica e baixa suscetibilidade à ruptura secundária;
estabilização térmica da corrente de dreno, proporcionando a possibilidade de conexão paralela de transistores;
a característica de transferência é quase linear ou quadrática;
alto desempenho no modo de comutação, reduzindo assim as perdas dinâmicas;
ausência do fenômeno de acúmulo de portadores excedentes na estrutura;
baixo nível de ruído,
pequenas dimensões e peso, longa vida útil.

Mas além das vantagens, esses dispositivos também apresentam desvantagens:

falha por sobretensão elétrica;
A distorção térmica pode ocorrer em baixas frequências (abaixo de 100 Hz). Nessas frequências, o sinal muda tão lentamente que em um meio ciclo a temperatura do cristal tem tempo de mudar e, conseqüentemente, a tensão limite e a transcondutância dos transistores mudam.

A última desvantagem observada limita a potência de saída, especialmente em baixas tensões de alimentação; A saída é ligar os transistores em paralelo e introduzir OOS.

Deve-se notar que recentemente empresas estrangeiras (por exemplo, Exicon, etc.) desenvolveram muitos transistores de efeito de campo adequados para equipamentos de áudio: EC-10N20, 2SK133-2SK135, 2SK175, 2SK176 com canal tipo n; EC-10P20, 2SJ48-2SJ50, 2SJ55, 2SJ56 com canal tipo p. Tais transistores são caracterizados por uma fraca dependência da transcondutância (admitância de transferência direta) na corrente de dreno e características I-V de saída suavizadas

Os parâmetros de alguns transistores de efeito de campo, incluindo aqueles produzidos pela Minsk Production Association "Integral", são apresentados na Tabela. 1.

A maioria dos UMZCHs sem transformador de transistor são feitos usando um circuito de meia ponte. Neste caso, a carga é conectada à diagonal da ponte formada por duas fontes de alimentação e dois transistores de saída do amplificador (Fig. 1).

Quando não existiam transistores complementares, o estágio de saída do UMZCH era realizado principalmente em transistores da mesma estrutura com carga e fonte de alimentação conectada a um fio comum (Fig. 1, a) Duas opções possíveis para controlar os transistores de saída são apresentados na Fig. 2.

No primeiro deles (Fig. 2,a), o controle do braço inferior do estágio de saída está em condições mais favoráveis. Como a variação da tensão de alimentação é pequena, o efeito Miller (capacitância dinâmica de entrada) e o efeito Earley (dependência da corrente do coletor da tensão emissor-coletor) praticamente não aparecem. O circuito de controle do braço é conectado aqui em série com a própria carga, portanto, sem tomar medidas adicionais (por exemplo, ligar dispositivos em cascode), esses efeitos se manifestam de forma significativa. Vários UMZCHs bem-sucedidos foram desenvolvidos com base neste princípio.

De acordo com a segunda opção (Fig. 2.6 - os transistores MIS são mais consistentes com esta estrutura), também foram desenvolvidos vários UMZCHs, por exemplo. Porém, mesmo em tais cascatas é difícil garantir a simetria de controle dos transistores de saída, mesmo com o uso de geradores de corrente. Outro exemplo de balanceamento por resistência de entrada é a implementação de braços amplificadores em um circuito quase complementar ou o uso de transistores complementares (ver Fig. 1, b) c.

O desejo de equilibrar os braços do estágio de saída de amplificadores feitos em transistores de mesma condutividade levou ao desenvolvimento de amplificadores com carga não aterrada conforme circuito da Fig. 1,g. Porém, mesmo aqui não é possível alcançar a simetria completa das cascatas anteriores. Os circuitos de realimentação negativa de cada braço do estágio de saída são desiguais; Os circuitos OOS desses estágios controlam a tensão na carga em relação à tensão de saída do lado oposto. Além disso, tal solução de circuito requer fontes de alimentação isoladas. Devido a essas deficiências, não encontrou uso generalizado.

Com o advento dos transistores bipolares complementares e de efeito de campo, os estágios de saída do UMZCH são construídos principalmente de acordo com os circuitos da Fig. 1, b, c. Porém, mesmo nessas opções, é necessário utilizar dispositivos de alta tensão para acionar o estágio de saída. Os transistores do estágio de pré-saída operam com alto ganho de tensão e, portanto, estão sujeitos aos efeitos de Miller e Earley e, sem realimentação geral, introduzem distorções significativas, o que exige deles altas características dinâmicas. Alimentar os estágios preliminares com tensão aumentada também reduz a eficiência do amplificador.

Se na Fig. 1, b, c movemos o ponto de conexão com o fio comum para o braço oposto da diagonal da ponte, obtemos as opções da Fig. 1,d e 1,f, respectivamente. Na estrutura em cascata de acordo com o diagrama da Fig. 1,e resolve automaticamente o problema de isolar os transistores de saída do invólucro. Os amplificadores fabricados de acordo com esses circuitos estão isentos de várias das desvantagens listadas.

Recursos de design de circuito amplificador

Oferecemos aos rádios amadores um UMZCH inversor (Fig. 3), correspondente ao diagrama de blocos do estágio de saída na Fig. 1, e.

(Clique para ampliar)

O estágio diferencial de entrada é feito utilizando transistores de efeito de campo (VT1, VT2 e DA1) em um circuito simétrico. Suas vantagens em cascata diferencial são bem conhecidas: alta linearidade e capacidade de sobrecarga, baixo ruído. O uso de transistores de efeito de campo simplificou significativamente esta cascata, uma vez que não havia necessidade de geradores de corrente. Para aumentar o ganho com o circuito de feedback aberto, o sinal é removido de ambos os braços do estágio diferencial e um seguidor de emissor nos transistores VT3, VT4 é instalado na frente do amplificador de tensão subsequente.

O segundo estágio é feito usando transistores VT5-VT10 usando um circuito cascode combinado com potência de rastreamento. Esta fonte de alimentação da cascata OE neutraliza a capacitância dinâmica de entrada no transistor e a dependência da corrente do coletor na tensão emissor-coletor. O estágio de saída deste estágio utiliza transistores BSIT de alta frequência, que, comparados aos transistores bipolares (KP959 versus KT940), possuem o dobro da frequência de corte e quatro vezes a capacitância de dreno (coletor).

A utilização de um estágio de saída alimentado por fontes isoladas separadas possibilitou dispensar a alimentação de baixa tensão (9 V) do pré-amplificador.

O estágio de saída é feito de poderosos transistores MOS, e seus terminais de drenagem (e os flanges dissipadores de calor das caixas) são conectados a um fio comum, o que simplifica o projeto e a montagem do amplificador.

Os poderosos transistores MOS, ao contrário dos bipolares, possuem uma distribuição menor de parâmetros, o que facilita sua conexão paralela. A principal dispersão de correntes entre dispositivos surge devido à desigualdade das tensões de limite e à dispersão das capacitâncias de entrada. A introdução de resistores adicionais com resistência de 50-200 Ohms no circuito de porta garante equalização quase completa dos atrasos de ativação e desativação e elimina a propagação de correntes durante a comutação.

Todos os estágios do amplificador são cobertos por OOS local e geral.

Principais características técnicas

Com feedback aberto (R6 substituído por 22 MOhm, C4 excluído)
Frequência de corte, kHz......300
Ganho de tensão, dB......43
Coeficiente harmônico no modo AB, %, não mais......2

Com OOS ativado

Potência de saída, W com carga de 4 Ohm....100
com uma carga de 8 Ohms......60
Faixa de frequência reproduzível, Hz......4...300000
Coeficiente harmônico, %, não mais......0,2
Tensão de entrada nominal, V......2
Corrente quiescente do estágio de saída, A......0,15
Resistência de entrada, kOhm.....24

Devido ao fato de a frequência de corte do amplificador de malha aberta ser relativamente alta, a profundidade de feedback e a distorção harmônica são virtualmente constantes em toda a faixa de frequência.

Abaixo, a banda de frequência de operação do UMZCH é limitada pela capacitância do capacitor C1, acima - por C4 (com capacitância de 1,5 pF, a frequência de corte é de 450 kHz).

Construção e detalhes

O amplificador é feito sobre uma placa de fibra de vidro dupla-face (Fig. 4).

A placa do lado onde os elementos estão instalados é preenchida tanto quanto possível com uma folha conectada a um fio comum. Os transistores VT8, VT9 são equipados com pequenos dissipadores de calor de placas em forma de “bandeira”. Os pistões são instalados nos orifícios dos terminais de drenagem de poderosos transistores de efeito de campo; Os terminais de dreno dos transistores VT11, VT14 são conectados ao fio comum no lado da folha (marcado com cruzes na figura).

Os pistões são instalados nos furos 5 a 7 da placa para conexão dos cabos do transformador de rede e nos furos para jumpers. Os resistores R19, R20, R22, R23 são feitos de fio de manganina com diâmetro de 0,5 e comprimento de 150 mm. Para suprimir a indutância, o fio é dobrado ao meio e, dobrado (bifilar), enrolado em um mandril de 4 mm de diâmetro.

O indutor L1 é enrolado com fio PEV-2 0,8 volta para virar toda a superfície de um resistor de 2 W (MLT ou similar).

Capacitores C1, C5, C10, C11 - K73-17, sendo C10 e C11 soldados do lado do circuito impresso aos terminais dos capacitores C8 e C9. Capacitores C2, C3 - óxido K50-35; capacitor C4 - K10-62 ou KD-2; C12 - K10-17 ou K73-17.

Os transistores de efeito de campo com canal tipo n (VT1, VT2) devem ser selecionados com aproximadamente a mesma corrente de dreno inicial que os transistores no conjunto DA1. Em termos de tensão de corte, elas não devem diferir em mais de 20%. A micromontagem DA1 K504NTZB pode ser substituída por K504NT4B. É possível utilizar um par selecionado de transistores KP10ZL (também com índices G, M, D); KP307V - KP307B (também A, E), KP302A ou conjunto de transistores KPS315A, KPS315B (neste caso a placa deverá ser redesenhada).

Nas posições VT8, VT9, você também pode usar transistores complementares das séries KT851, KT850, bem como KT814G, KT815G (com frequência de corte de 40 MHz) da Associação "Integral" de Minsk.

Além dos indicados na tabela, pode-se utilizar, por exemplo, os seguintes pares de transistores MIS: IRF530 e IRF9530; 2SK216 e 2SJ79; 2SK133-2SK135 e 2SJ48-2SJ50; 2SK175-2SK176 e 2SJ55-2SJ56.

Para a versão estéreo, a alimentação é fornecida a cada amplificador a partir de um transformador separado, preferencialmente com circuito magnético de anel ou haste (PL), com potência de 180...200 W. Uma camada de enrolamento blindado com fio PEV-2 0,5 é colocada entre os enrolamentos primário e secundário; um de seus terminais está conectado ao fio comum. Os terminais dos enrolamentos secundários são conectados à placa amplificadora com um fio blindado, e a blindagem é conectada ao fio comum da placa. Em um dos transformadores da rede são colocados os enrolamentos dos retificadores dos pré-amplificadores. Os estabilizadores de tensão são feitos em microcircuitos IL7809AC (+9 V), IL7909AC (-9 V) - não mostrados no diagrama. Para fornecer alimentação 2x9 V à placa, é utilizado o conector ONP-KG-26-3 (XS1).

Ao configurar, a corrente ideal do estágio diferencial é definida ajustando o resistor R3 para minimizar a distorção na potência máxima (aproximadamente no meio da seção de trabalho). Os resistores R4, R5 são projetados para uma corrente de cerca de 2...3 mA em cada braço com uma corrente de drenagem inicial de cerca de 4...6 mA. Com uma corrente de dreno inicial menor, a resistência desses resistores deve ser aumentada proporcionalmente.

A corrente quiescente dos transistores de saída na faixa de 120...150 mA é ajustada ajustando o resistor R3 e, se necessário, selecionando os resistores R13, R14.

Bloco de potência de impulso

Para os rádios amadores que têm dificuldade em adquirir e enrolar grandes transformadores de rede, é oferecida uma fonte de alimentação chaveada para os estágios de saída do UMZCH. Neste caso, o pré-amplificador pode ser alimentado por uma fonte de alimentação estabilizada de baixa potência.

Uma fonte de alimentação pulsada (seu circuito é mostrado na Fig. 5) é um inversor de meia ponte auto-oscilante não regulado. O uso do controle proporcional de corrente dos transistores do inversor em combinação com um transformador de comutação saturável permite que o transistor ativo seja automaticamente removido da saturação no momento da comutação. Isso reduz o tempo de dissipação de carga na base e elimina a corrente de passagem, além de reduzir as perdas de potência nos circuitos de controle, aumentando a confiabilidade e a eficiência do inversor.

Especificações do UPS

Potência de saída, W, não mais......360
Tensão de saída......2x40
Eficiência, %, não menos......95
Frequência de conversão, kHz......25

Um filtro supressor de interferência L1C1C2 é instalado na entrada do retificador de rede. O resistor R1 limita a corrente de pico de carga do capacitor C3. Existe um jumper X1 em série com o resistor na placa, ao invés do qual você pode ligar um indutor para melhorar a filtragem e aumentar a “dureza” da característica da carga de saída.

O inversor possui dois circuitos de realimentação positiva: o primeiro - para tensão (utilizando os enrolamentos II no transformador T1 e III - no T2); o segundo - por corrente (com transformador de corrente: volta 2-3 e enrolamentos 1-2, 4-5 do transformador T2).

O dispositivo de disparo é feito em um transistor unijunção VT3. Após a partida do conversor, ele é desligado devido à presença do diodo VD15, pois a constante de tempo do circuito R6C8 é significativamente maior que o período de conversão.

A peculiaridade do inversor é que quando os retificadores de baixa tensão operam com grandes capacitâncias de filtro, ele precisa de uma partida suave. O arranque suave da unidade é facilitado pelas bobinas L2 e L3 e, até certo ponto, pela resistência R1.

A fonte de alimentação é feita em uma placa de circuito impresso feita de folha de fibra de vidro unilateral com 2 mm de espessura. O desenho da placa é mostrado na Fig. 6.

(Clique para ampliar)

Os dados de enrolamento dos transformadores e informações sobre os núcleos magnéticos são fornecidos na tabela. 2. Todos os enrolamentos são feitos com fio PEV-2.

Antes de enrolar os transformadores, as arestas vivas dos anéis devem ser lixadas com lixa ou bloco e embrulhadas com pano envernizado (para T1 - anéis dobrados em três camadas). Se este pré-tratamento não for feito, é possível que o tecido envernizado seja prensado e as voltas do fio entrem em curto com o circuito magnético. Como resultado, a corrente sem carga aumentará acentuadamente e o transformador aquecerá. Entre os enrolamentos 1-2, 5-6-7 e 8-9-10, os enrolamentos de blindagem são enrolados com fio PEV-2 0,31 em uma camada, volta a volta, uma extremidade da qual (E1, E2) é conectada ao fio comum da UMZCH.

O enrolamento 2-3 do transformador T2 é uma bobina de fio com diâmetro de 1 mm no topo do enrolamento 6-7, soldada nas extremidades em uma placa de circuito impresso.

As bobinas L2 e L3 são feitas em núcleos magnéticos blindados BZO feitos de ferrite 2000NM. Os enrolamentos das bobinas são enrolados em dois fios até que a estrutura seja preenchida com fio PEV-2 0,8. Considerando que as bobinas operam com polarização DC, é necessário inserir juntas de material não magnético com 0,3 mm de espessura entre os copos.

A bobina L1 é do tipo D13-20, também pode ser feita em núcleo magnético blindado B30 semelhante às bobinas L2, L3, mas sem gaxeta, enrolando os enrolamentos em dois fios MGTF-0.14 até preencher a moldura.

Os transistores VT1 e VT2 são montados em dissipadores de calor em perfil de alumínio nervurado com dimensões 55x50x15 mm através de juntas isolantes. Em vez dos indicados no diagrama, você pode usar transistores KT8126A da Minsk Integral Production Association, bem como MJE13007. Entre as saídas da fonte de alimentação +40 V, -40 V e “seu” ponto médio (ST1 e ST2), estão conectados capacitores de óxido adicionais K50-6 (não mostrados no diagrama) com capacidade de 2.000 μF a 50 V. Esses quatro os capacitores são instalados em uma placa textolite com dimensões de 140x100 mm, fixada com parafusos nos dissipadores de calor de transistores potentes.

Capacitores C1, C2 - K73-17 para tensão 630 V, C3 - óxido K50-35B para 350 V, C4, C7 - K73-17 para 250 V, C5, C6 - K73-17 para 400 V, C8 - K10-17 .

A fonte de alimentação de pulso é conectada à placa PA próxima aos terminais dos capacitores C6-C11. Neste caso, a ponte de diodos VD5-VD8 não está montada na placa PA.

Para atrasar a conexão de sistemas de alto-falantes ao UMZCH durante a atenuação dos processos transitórios que ocorrem durante a inicialização e para desligar os alto-falantes quando uma tensão direta de qualquer polaridade aparecer na saída do amplificador, você pode usar um dispositivo de proteção simples ou mais complexo.

Literatura

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Até o momento, muitas versões do UMZCH com estágios de saída baseados em transistores de efeito de campo foram desenvolvidas. A atratividade desses transistores como poderosos dispositivos amplificadores tem sido repetidamente observada por vários autores. Em frequências de áudio, os transistores de efeito de campo (FETs) atuam como amplificadores de corrente, de modo que a carga nos pré-estágios é insignificante e o estágio de saída FET da porta isolada pode ser conectado diretamente ao estágio do pré-amplificador operando no modo linear classe A.
Ao usar PTs potentes, a natureza das distorções não lineares muda (menos harmônicos mais altos do que ao usar transistores bipolares), as distorções dinâmicas são reduzidas e o nível de distorções de intermodulação é significativamente menor. Porém, devido a uma transcondutância menor que a dos transistores bipolares, a distorção não linear do seguidor de fonte acaba sendo grande, uma vez que a transcondutância depende do nível do sinal de entrada.
O estágio de saída em TPs potentes, onde podem suportar um curto-circuito no circuito de carga, possui a propriedade de estabilização térmica. Alguma desvantagem de tal cascata é o menor aproveitamento da tensão de alimentação e, portanto, é necessário utilizar um dissipador de calor mais eficiente.
As principais vantagens dos PTs potentes incluem a baixa ordem de não linearidade de suas características de passagem, o que aproxima as características sonoras dos amplificadores PT e dos amplificadores valvulados, bem como um alto ganho de potência para sinais na faixa de frequência de áudio.
Entre as últimas publicações na revista sobre UMZCH com PTs poderosos, destacam-se artigos. A vantagem indiscutível do amplificador é o baixo nível de distorção, mas a desvantagem é a baixa potência (15 W). O amplificador tem mais potência, suficiente para uso residencial, e um nível aceitável de distorção, mas parece ser relativamente complexo de fabricar e configurar. A seguir estamos falando de UMZCHs destinados ao uso com alto-falantes domésticos com potência de até 100 W.
Os parâmetros UMZCH, focados no cumprimento das recomendações internacionais IEC, determinam os requisitos mínimos para equipamentos de alta fidelidade. Eles são bastante justificados tanto do lado psicofisiológico da percepção humana da distorção, quanto da distorção realmente alcançável dos sinais de áudio em sistemas acústicos (AS), nos quais o UMZCH realmente funciona.
De acordo com os requisitos da IEC 581-7 para alto-falantes de alta fidelidade, o fator de distorção harmônica total não deve exceder 2% na faixa de frequência de 250 ... 1000 Hz e 1% na faixa acima de 2 kHz em um nível de pressão sonora de 90 dB a uma distância de 1 m. A sensibilidade característica dos alto-falantes domésticos é de 86 dB/W/m, o que corresponde a uma potência de saída UMZCH de apenas 2,5 W. Levando em consideração o fator de pico dos programas musicais, considerado igual a três (como para o ruído gaussiano), a potência de saída do UMZCH deve ser de cerca de 20 W. Num sistema estereofónico, a pressão sonora nas baixas frequências duplica aproximadamente, o que permite ao ouvinte afastar-se 2 m do altifalante. A uma distância de 3 m, a potência de um amplificador estéreo de 2x45 W é suficiente.
Tem sido repetidamente observado que as distorções em UMZCHs em transistores de efeito de campo são causadas principalmente pelo segundo e terceiro harmônicos (como em alto-falantes funcionais). Se assumirmos que as causas das distorções não lineares nos alto-falantes e no UMZCH são independentes, então o coeficiente harmônico resultante para a pressão sonora é determinado como a raiz quadrada da soma dos quadrados dos coeficientes harmônicos do UMZCH e do alto-falante. Neste caso, se o coeficiente de distorção harmônica total no UMZCH for três vezes menor que a distorção nos alto-falantes (ou seja, não exceder 0,3%), então ele poderá ser desprezado.
A faixa de frequências efetivamente reproduzidas do UMZCH não deve mais ser audível para humanos - 20...20.000 Hz. Quanto à taxa de aumento da tensão de saída do UMZCH, de acordo com os resultados obtidos no trabalho do autor, uma velocidade de 7 V/μs é suficiente para uma potência de 50 W quando operando com carga de 4 Ohms e 10 V/μs ao operar com uma carga de 8 Ohms.
A base para o UMZCH proposto foi um amplificador no qual um amplificador operacional de alta velocidade com potência de rastreamento foi usado para “acionar” o estágio de saída na forma de repetidores compostos em transistores bipolares. A energia de rastreamento também foi usada para o circuito de polarização do estágio de saída.

As seguintes alterações foram feitas no amplificador: o estágio de saída baseado em pares complementares de transistores bipolares foi substituído por uma cascata com uma estrutura quase complementar usando PTs de porta isolada IRFZ44 baratos e a profundidade do SOS total é limitada a 18 dB . O diagrama do circuito do amplificador é mostrado na Fig. 1.

O amplificador operacional KR544UD2A com alta impedância de entrada e velocidade aumentada foi usado como pré-amplificador. Ele contém um estágio diferencial de entrada em um TP com uma junção pn e um seguidor de tensão push-pull de saída. Os elementos internos de equalização de frequência proporcionam estabilidade em vários modos de feedback, incluindo seguidor de tensão.
O sinal de entrada passa pelo filtro passa-baixa RnC 1 com uma frequência de corte de cerca de 70 kHz (aqui a resistência interna da fonte do sinal = 22 kOhm). que é usado para limitar o espectro do sinal que entra na entrada do amplificador de potência. O circuito R1C1 garante a estabilidade do UMZCH quando o valor de RM muda de zero ao infinito. Para a entrada não inversora do amplificador operacional DA1, o sinal passa por um filtro passa-alta construído nos elementos C2, R2 com frequência de corte de 0,7 Hz, que serve para separar o sinal da componente constante. OOS local para o amplificador operacional é feito nos elementos R5, R3, SZ e proporciona um ganho de 43 dB.
O estabilizador de tensão para alimentação bipolar do amplificador operacional DA1 é feito nos elementos R4, C4, VDI e R6, Sat. VD2 respectivamente. A tensão de estabilização é escolhida como 16 V. O resistor R8 junto com os resistores R4, R6 formam um divisor da tensão de saída do UMZCH para fornecer energia de “rastreamento” ao amplificador operacional, cuja oscilação não deve exceder os valores limite da tensão de entrada de modo comum do amplificador operacional, ou seja, +/-10 V A fonte de alimentação "Tracking" permite aumentar significativamente o alcance do sinal de saída do amplificador operacional.
Como se sabe, para o funcionamento de um transistor de efeito de campo com porta isolada, ao contrário de um bipolar, é necessária uma polarização de cerca de 4 V. Para isso, no circuito mostrado na Fig. 1, para o transistor VT3, um circuito de mudança de nível de sinal é usado nos elementos R10, R11 e УУЗ.У04 para 4,5 V. O sinal da saída do amplificador operacional através do circuito VD3VD4C8 e do resistor R15 é fornecido à porta do transistor VT3, a tensão constante em relação ao fio comum é +4,5 V.
O análogo eletrônico do diodo zener nos elementos VT1, VD5, VD6, Rl2o6ecne4H muda a tensão em -1,5 V em relação à saída do amplificador operacional para garantir o modo de operação necessário do transistor VT2. O sinal da saída do amplificador operacional através do circuito VT1C9 também vai para a base do transistor VT2, que é conectado segundo um circuito emissor comum, que inverte o sinal.
Em elementos R17. VD7, C12, R18 é montado um circuito de mudança de nível ajustável, que permite definir a polarização necessária para o transistor VT4 e, assim, definir a corrente quiescente do estágio final. O capacitor SY fornece “energia de rastreamento” ao circuito de mudança de nível, fornecendo a tensão de saída UMZCH ao ponto de conexão dos resistores R10, R11 para estabilizar a corrente neste circuito. A conexão dos transistores VT2 e VT4 forma um transistor de efeito de campo virtual com canal tipo p. isto é, um par quase complementar é formado com o transistor de saída VT3 (com um canal tipo n).
O circuito C11R16 aumenta a estabilidade do amplificador na faixa de frequência ultrassônica. Capacitores cerâmicos C13. C14. instalados próximos aos transistores de saída têm a mesma finalidade. A proteção do UMZCH contra sobrecargas durante curtos-circuitos na carga é fornecida pelos fusíveis FU1-FU3. já que os transistores de efeito de campo IRFZ44 têm uma corrente de dreno máxima de 42 A e podem suportar sobrecargas até que os fusíveis queimem.
Para reduzir a tensão DC na saída do UMZCH, bem como para reduzir distorções não lineares, um OOS geral foi introduzido nos elementos R7, C7. R3, NO. A profundidade AC OOS é limitada a 18,8 dB, o que estabiliza o coeficiente de distorção harmônica na faixa de frequência de áudio. Para corrente contínua, o amplificador operacional, juntamente com os transistores de saída, opera no modo seguidor de tensão, fornecendo um componente constante da tensão de saída UMZCH de não mais do que alguns milivolts.

– O vizinho parou de bater no radiador. Aumentei a música para não poder ouvi-lo.
(Do folclore audiófilo).

A epígrafe é irônica, mas o audiófilo não fica necessariamente “doente da cabeça” com a cara de Josh Ernest em um briefing sobre as relações com a Federação Russa, que está “emocionado” porque seus vizinhos estão “felizes”. Alguém quer ouvir música séria tanto em casa quanto no corredor. Para tanto, é necessária a qualidade do equipamento, que entre os amantes do volume em decibéis como tal simplesmente não cabe onde as pessoas sãs pensam, mas para este último vai além da razão dos preços dos amplificadores adequados (UMZCH, frequência de áudio amplificador de potência). E alguém ao longo do caminho deseja ingressar em áreas de atividade úteis e estimulantes - tecnologia de reprodução de som e eletrônica em geral. Que na era da tecnologia digital estão indissociavelmente ligadas e podem tornar-se uma profissão altamente lucrativa e de prestígio. O primeiro passo ideal neste assunto em todos os aspectos é fazer um amplificador com suas próprias mãos: É o UMZCH que permite, com uma formação inicial baseada na física escolar na mesma mesa, passar dos desenhos mais simples de meia noite (que, no entanto, “cantam” bem) às unidades mais complexas, através das quais um bom banda de rock tocará com prazer. O objetivo desta publicação é destacar as primeiras etapas desse caminho para iniciantes e, quem sabe, transmitir algo novo para quem já tem experiência.

Protozoários

Então, primeiro, vamos tentar fazer um amplificador de áudio que simplesmente funcione. Para se aprofundar na engenharia de som, você terá que dominar gradativamente bastante material teórico e não se esquecer de enriquecer sua base de conhecimento à medida que avança. Mas qualquer “inteligência” é mais fácil de assimilar quando você vê e sente como funciona “no hardware”. Também neste artigo não passaremos sem teoria - sobre o que você precisa saber primeiro e o que pode ser explicado sem fórmulas e gráficos. Enquanto isso, bastará saber usar um multitester.

Observação: Se você ainda não soldou os componentes eletrônicos, lembre-se de que seus componentes não podem ser superaquecidos! Ferro de soldar - até 40 W (de preferência 25 W), tempo máximo permitido de soldagem sem interrupção - 10 s. O pino soldado do dissipador de calor é mantido a 0,5-3 cm do ponto de solda na lateral do corpo do dispositivo com uma pinça médica. Ácido e outros fluxos ativos não podem ser usados! Solda - POS-61.

À esquerda na Fig.- o UMZCH mais simples, “que simplesmente funciona”. Ele pode ser montado usando transistores de germânio e silício.

Neste bebê é conveniente aprender o básico para configurar um UMZCH com conexões diretas entre cascatas que proporcionam o som mais nítido:

Antes de ligar a energia pela primeira vez, desligue a carga (alto-falante);
Em vez de R1, soldamos um circuito de um resistor constante de 33 kOhm e um resistor variável (potenciômetro) de 270 kOhm, ou seja, primeira nota quatro vezes menos, e o segundo aprox. o dobro da denominação em relação ao original de acordo com o esquema;
Fornecemos energia e, girando o potenciômetro, no ponto marcado com uma cruz, ajustamos a corrente de coletor indicada VT1;
Retiramos a alimentação, dessoldamos os resistores temporários e medimos sua resistência total;
Como R1 definimos um resistor com valor da série padrão mais próximo do medido;
Substituímos R3 por uma corrente constante de 470 Ohm + potenciômetro de 3,3 kOhm;
O mesmo que de acordo com os parágrafos. 3-5, V. E definimos a tensão igual à metade da tensão de alimentação.

O ponto A, de onde o sinal é enviado para a carga, é o chamado. ponto médio do amplificador. No UMZCH com alimentação unipolar, é definido como metade do seu valor, e no UMZCH com alimentação bipolar - zero em relação ao fio comum. Isso é chamado de ajuste do equilíbrio do amplificador. Em UMZCHs unipolares com desacoplamento capacitivo da carga, não é necessário desligá-lo durante a configuração, mas é melhor se acostumar a fazer isso reflexivamente: um amplificador 2 polares desequilibrado com uma carga conectada pode queimar seu próprio poderoso e transistores de saída caros, ou mesmo um alto-falante poderoso “novo, bom” e muito caro.

Observação: os componentes que requerem seleção durante a configuração do dispositivo no layout são indicados nos diagramas com um asterisco (*) ou um apóstrofo (').

No centro da mesma fig.- um UMZCH simples em transistores, já desenvolvendo potência de até 4-6 W com carga de 4 ohms. Embora funcione como o anterior, no chamado. classe AB1, não se destina a som Hi-Fi, mas se você substituir um par desses amplificadores classe D (veja abaixo) em alto-falantes de computador chineses baratos, seu som melhorará visivelmente. Aqui aprendemos outro truque: transistores de saída poderosos precisam ser colocados em radiadores. Os componentes que requerem resfriamento adicional estão descritos em linhas pontilhadas nos diagramas; entretanto, nem sempre; às vezes - indicando a área dissipativa necessária do dissipador de calor. Configurar este UMZCH é balancear usando R2.

À direita na Fig.- ainda não é um monstro de 350 W (como foi mostrado no início do artigo), mas já é uma fera bastante sólida: um amplificador simples com transistores de 100 W. Você pode ouvir música através dele, mas não Hi-Fi, a classe operacional é AB2. No entanto, é bastante adequado para marcar uma área de piquenique ou uma reunião ao ar livre, um salão de reuniões escolares ou um pequeno salão comercial. Uma banda de rock amadora, tendo um UMZCH por instrumento, pode se apresentar com sucesso.

Existem mais 2 truques neste UMZCH: primeiro, em amplificadores muito potentes, o estágio de acionamento da saída potente também precisa ser resfriado, então o VT3 é colocado em um radiador de 100 kW ou mais. Veja. Para a saída são necessários radiadores VT4 e VT5 a partir de 400 m². Veja. Em segundo lugar, UMZCHs com fonte de alimentação bipolar não são balanceados sem carga. Primeiro, um ou outro transistor de saída entra em corte e o associado entra em saturação. Então, com tensão de alimentação total, surtos de corrente durante o balanceamento podem danificar os transistores de saída. Portanto, para balanceamento (R6, adivinhou?), o amplificador é alimentado por +/–24 V e, em vez de uma carga, um resistor de fio enrolado de 100...200 Ohms é ligado. A propósito, os rabiscos em alguns resistores no diagrama são algarismos romanos, indicando a potência de dissipação de calor necessária.

Observação: Uma fonte de energia para este UMZCH precisa de uma potência de 600 W ou mais. Capacitores de filtro anti-aliasing - de 6800 µF a 160 V. Paralelamente aos capacitores eletrolíticos IP, capacitores cerâmicos de 0,01 µF são incluídos para evitar autoexcitação em frequências ultrassônicas, que podem queimar instantaneamente os transistores de saída.

Nos trabalhadores de campo

Na trilha. arroz. - outra opção para um UMZCH bastante potente (30 W e com uma tensão de alimentação de 35 V - 60 W) em poderosos transistores de efeito de campo:

O som dele já atende aos requisitos do Hi-Fi básico (a menos, é claro, que o UMZCH funcione nos sistemas acústicos e alto-falantes correspondentes). Drivers de campo poderosos não requerem muita energia para serem acionados, portanto não há cascata de pré-alimentação. Transistores de efeito de campo ainda mais potentes não queimam os alto-falantes em caso de mau funcionamento - eles próprios queimam mais rápido. Também desagradável, mas ainda mais barato do que substituir um caro cabeçote de graves de alto-falante (GB). Este UMZCH não requer balanceamento ou ajuste em geral. Como projeto para iniciantes, ele tem apenas uma desvantagem: transistores de efeito de campo potentes são muito mais caros que transistores bipolares para um amplificador com os mesmos parâmetros. Os requisitos para empreendedores individuais são semelhantes aos anteriores. caso, mas sua potência é necessária a partir de 450 W. Radiadores – a partir de 200 m² cm.

Observação: não há necessidade de construir UMZCHs poderosos em transistores de efeito de campo para comutação de fontes de alimentação, por exemplo. computador Ao tentar “colocá-los” no modo ativo exigido pelo UMZCH, eles simplesmente queimam ou o som fica fraco e “sem qualidade alguma”. O mesmo se aplica a poderosos transistores bipolares de alta tensão, por exemplo. da varredura de linha de TVs antigas.

Direto

Se você já deu os primeiros passos, então é natural querer construir Aula Hi-Fi UMZCH, sem se aprofundar muito na selva teórica. Para fazer isso, você terá que expandir sua instrumentação - você precisará de um osciloscópio, um gerador de frequência de áudio (AFG) e um milivoltímetro CA com capacidade de medir o componente CC. É melhor tomar como protótipo para repetição o E. Gumeli UMZCH, descrito em detalhes na Rádio nº 1, 1989. Para construí-lo, você precisará de alguns componentes baratos disponíveis, mas a qualidade atende a requisitos muito elevados: ligar a 60 W, banda 20-20.000 Hz, irregularidade de resposta de frequência 2 dB, fator de distorção não linear (THD) 0,01%, nível de ruído próprio –86 dB. No entanto, configurar o amplificador Gumeli é bastante difícil; se você consegue lidar com isso, você pode enfrentar qualquer outro. No entanto, algumas das circunstâncias atualmente conhecidas simplificam muito a criação deste UMZCH, ver abaixo. Tendo isto em conta e o facto de nem todos conseguirem aceder aos arquivos da Rádio, seria oportuno repetir os pontos principais.

Esquemas de um UMZCH simples de alta qualidade

Os circuitos Gumeli UMZCH e suas especificações são mostrados na ilustração. Radiadores de transistores de saída – a partir de 250 m². veja para UMZCH na Fig. 1 e a partir de 150 m² veja a opção de acordo com a fig. 3 (numeração original). Os transistores do estágio de pré-saída (KT814/KT815) são instalados em radiadores dobrados em placas de alumínio de 75x35 mm com espessura de 3 mm. Não há necessidade de substituir o KT814/KT815 pelo KT626/KT961; o som não melhora visivelmente, mas a configuração se torna seriamente difícil.

Este UMZCH é muito crítico para alimentação, topologia de instalação e geral, por isso precisa ser instalado de forma estruturalmente completa e apenas com fonte de alimentação padrão. Ao tentar alimentá-lo com uma fonte de alimentação estabilizada, os transistores de saída queimam imediatamente. Portanto, na Fig. São fornecidos desenhos de placas de circuito impresso originais e instruções de configuração. Podemos acrescentar que, em primeiro lugar, se a “excitação” for perceptível ao ligá-lo pela primeira vez, eles a combatem alterando a indutância L1. Em segundo lugar, os avanços das peças instaladas nas placas não devem ultrapassar 10 mm. Em terceiro lugar, é extremamente indesejável alterar a topologia de instalação, mas se for realmente necessário, deve haver uma blindagem na lateral dos condutores (loop de terra, destacado em cor na figura), e os caminhos de alimentação devem passar fora dele.

Observação: quebras nas trilhas às quais estão conectadas as bases de potentes transistores - tecnológicos, para ajuste, após o que são selados com gotas de solda.

A configuração deste UMZCH é bastante simplificada e o risco de encontrar “excitação” durante o uso é reduzido a zero se:

Minimize a instalação de interconexão colocando as placas em radiadores de transistores potentes.
Abandone completamente os conectores internos, realizando toda a instalação apenas por soldagem. Então não haverá necessidade de R12, R13 em uma versão potente ou R10 R11 em uma versão menos potente (eles estão pontilhados nos diagramas).
Use fios de áudio de cobre isentos de oxigênio e de comprimento mínimo para instalação interna.

Se estas condições forem atendidas, não há problemas com a excitação, e a configuração do UMZCH se resume ao procedimento de rotina descrito na Fig.

Fios para som

Os fios de áudio não são uma invenção inútil. A necessidade de seu uso atualmente é inegável. No cobre com uma mistura de oxigênio, uma fina película de óxido é formada nas faces dos cristalitos metálicos. Os óxidos metálicos são semicondutores e se a corrente no fio for fraca sem um componente constante, sua forma será distorcida. Em teoria, as distorções em miríades de cristalitos deveriam compensar-se mutuamente, mas resta muito pouco (aparentemente devido a incertezas quânticas). Suficiente para ser notado pelos ouvintes mais exigentes tendo como pano de fundo o som mais puro do UMZCH moderno.

Fabricantes e comerciantes substituem descaradamente o cobre elétrico comum em vez do cobre livre de oxigênio - é impossível distinguir um do outro a olho nu. No entanto, existe uma área de aplicação onde a falsificação não é clara: cabo de par trançado para redes de computadores. Se você colocar uma grade com segmentos longos à esquerda, ela não iniciará ou apresentará falhas constantes. Dispersão de impulso, você sabe.

O autor, quando se falava apenas em fios de áudio, percebeu que, em princípio, não se tratava de conversa fiada, até porque naquela época os fios sem oxigênio já eram usados há muito tempo em equipamentos para fins especiais, com os quais ele estava bem familiarizado por sua linha de trabalho. Então peguei e substituí o cabo padrão dos meus fones de ouvido TDS-7 por um caseiro feito de “vitukha” com fios multi-core flexíveis. O som, auditivamente, melhorou constantemente para faixas analógicas de ponta a ponta, ou seja, no caminho do microfone do estúdio para o disco, nunca digitalizado. As gravações de vinil feitas com a tecnologia DMM (Direct Metal Mastering) soaram especialmente brilhantes. Depois disso, a instalação de interconexão de todo o áudio doméstico foi convertida para “vitushka”. Então pessoas completamente aleatórias, indiferentes à música e não avisadas com antecedência, começaram a notar a melhora no som.

Como fazer fios de interconexão de par trançado, veja a seguir. vídeo.

Vídeo: fios de interconexão de par trançado faça você mesmo

Infelizmente, o “vitha” flexível logo desapareceu da venda - ele não se manteve bem nos conectores crimpados. Porém, para informação dos leitores, o fio “militar” flexível MGTF e MGTFE (blindado) é feito apenas de cobre isento de oxigênio. Falsificar é impossível, porque No cobre comum, o isolamento de fita fluoroplástica se espalha rapidamente. O MGTF agora está amplamente disponível e custa muito menos do que cabos de áudio de marca com garantia. Tem uma desvantagem: não pode ser feito em cores, mas pode ser corrigido com tags. Existem também fios enrolados sem oxigênio, veja abaixo.

Interlúdio Teórico

Como podemos perceber, já nos estágios iniciais de domínio da tecnologia de áudio, tivemos que lidar com o conceito de Hi-Fi (High Fidelity), reprodução de som de alta fidelidade. O Hi-Fi vem em diferentes níveis, que são classificados de acordo com o seguinte. parâmetros principais:

Banda de frequência reproduzível.
Faixa dinâmica - a relação em decibéis (dB) entre a potência de saída máxima (pico) e o nível de ruído.
Nível de ruído próprio em dB.
Fator de distorção não linear (THD) na potência de saída nominal (de longo prazo). Supõe-se que o SOI na potência de pico seja de 1% ou 2%, dependendo da técnica de medição.
Irregularidade da resposta amplitude-frequência (AFC) na banda de frequência reproduzível. Para alto-falantes - separadamente em frequências sonoras baixas (LF, 20-300 Hz), médias (MF, 300-5000 Hz) e altas (HF, 5000-20.000 Hz).

Observação: a proporção de níveis absolutos de quaisquer valores de I em (dB) é definida como P(dB) = 20log(I1/I2). Se eu1

Você precisa conhecer todas as sutilezas e nuances do Hi-Fi ao projetar e construir alto-falantes, e quanto a um UMZCH Hi-Fi caseiro para casa, antes de passar para eles, você precisa entender claramente os requisitos de potência necessários para soar uma determinada sala, faixa dinâmica (dinâmica), nível de ruído e SOI. Não é muito difícil alcançar uma banda de frequência de 20-20.000 Hz do UMZCH com um roll off nas bordas de 3 dB e uma resposta de frequência irregular na faixa média de 2 dB em uma base de elemento moderna.

Volume

O poder do UMZCH não é um fim em si mesmo, ele deve fornecer o volume ideal de reprodução do som em uma determinada sala. Pode ser determinado por curvas de volume igual, ver fig. Não existem ruídos naturais em áreas residenciais com ruído inferior a 20 dB; 20 dB é a natureza selvagem em completa calma. Um nível de volume de 20 dB em relação ao limiar de audibilidade é o limiar de inteligibilidade - um sussurro ainda pode ser ouvido, mas a música é percebida apenas como o fato de sua presença. Um músico experiente pode dizer qual instrumento está sendo tocado, mas não qual exatamente.

40 dB - o ruído normal de um apartamento urbano bem isolado em uma área tranquila ou de uma casa de campo - representa o limite de inteligibilidade. A música do limiar de inteligibilidade ao limiar de inteligibilidade pode ser ouvida com profunda correção de resposta de frequência, principalmente nos graves. Para fazer isso, a função MUTE (mute, mutação, não mutação!) É introduzida nos UMZCHs modernos, inclusive, respectivamente. circuitos de correção em UMZCH.

90 dB é o nível de volume de uma orquestra sinfônica em uma sala de concertos muito boa. 110 dB podem ser produzidos por uma orquestra estendida em uma sala com acústica única, da qual não existem mais de 10 no mundo, este é o limiar da percepção: sons mais altos ainda são percebidos como distinguíveis em significado com um esforço de vontade, mas já é um ruído irritante. A zona de volume em instalações residenciais de 20-110 dB constitui a zona de audibilidade completa, e 40-90 dB é a zona de melhor audibilidade, na qual ouvintes não treinados e inexperientes percebem plenamente o significado do som. Se, é claro, ele estiver nisso.

Poder

Calcular a potência do equipamento em um determinado volume na área de audição talvez seja a principal e mais difícil tarefa da eletroacústica. Para você, em condições é melhor partir dos sistemas acústicos (AS): calcule sua potência usando um método simplificado e considere a potência nominal (longo prazo) do UMZCH igual ao pico do alto-falante (musical). Neste caso, o UMZCH não adicionará perceptivelmente suas distorções às dos alto-falantes; eles já são a principal fonte de não linearidade no caminho de áudio. Mas o UMZCH não deve ser muito potente: neste caso, o nível do seu próprio ruído pode ser superior ao limiar de audibilidade, porque É calculado com base no nível de tensão do sinal de saída na potência máxima. Se considerarmos isso de forma muito simples, então para uma sala em um apartamento ou casa comum e alto-falantes com sensibilidade característica normal (saída de som), podemos fazer um rastreamento. Valores de potência ideais UMZCH:

Até 8 m² m – 15-20 W.
8-12 m² m – 20-30 W.
12-26 m² m – 30-50 W.
26-50 m² m – 50-60 W.
50-70 m² m – 60-100 W.
70-100 m² m – 100-150 W.
100-120 m² m – 150-200 W.
Mais de 120 m² m – determinado por cálculo baseado em medições acústicas no local.

Dinâmica

A faixa dinâmica do UMZCH é determinada por curvas de volume igual e valores de limite para diferentes graus de percepção:

Música sinfônica e jazz com acompanhamento sinfônico - 90 dB (110 dB - 20 dB) ideal, 70 dB (90 dB - 20 dB) aceitável. Nenhum especialista consegue distinguir um som com dinâmica de 80-85 dB em um apartamento na cidade do ideal.
Outros gêneros musicais sérios – 75 dB excelentes, 80 dB “extraordinários”.
Música pop de qualquer tipo e trilhas sonoras de filmes - 66 dB é suficiente para os olhos, porque... Essas obras já são compactadas durante a gravação em níveis de até 66 dB e até 40 dB, para que você possa ouvi-las em qualquer coisa.

A faixa dinâmica do UMZCH, corretamente selecionada para uma determinada sala, é considerada igual ao seu próprio nível de ruído, obtido com o sinal +, este é o chamado. a relação sinal-ruído.

ENTÃO EU

Distorções não lineares (ND) do UMZCH são componentes do espectro do sinal de saída que não estavam presentes no sinal de entrada. Teoricamente, é melhor “empurrar” a NI abaixo do nível de seu próprio ruído, mas tecnicamente isso é muito difícil de implementar. Na prática, eles levam em consideração os chamados. efeito de mascaramento: em níveis de volume abaixo de aprox. A 30 dB, a faixa de frequências percebidas pelo ouvido humano diminui, assim como a capacidade de distinguir sons por frequência. Os músicos ouvem as notas, mas têm dificuldade em avaliar o timbre do som. Em pessoas sem audição musical, o efeito de mascaramento já é observado em 45-40 dB de volume. Portanto, um UMZCH com um THD de 0,1% (–60 dB de um nível de volume de 110 dB) será avaliado como Hi-Fi pelo ouvinte médio, e com um THD de 0,01% (–80 dB) pode ser considerado não distorcendo o som.

Lâmpadas

A última afirmação provavelmente causará rejeição, até mesmo fúria, entre os adeptos dos circuitos valvulados: eles dizem que o som real é produzido apenas por válvulas, e não apenas algumas, mas certos tipos de válvulas octais. Acalmem-se, senhores - o som valvulado especial não é uma ficção. A razão são os espectros de distorção fundamentalmente diferentes das válvulas e transistores eletrônicos. O que, por sua vez, se deve ao fato de que na lâmpada o fluxo de elétrons se move no vácuo e nela não aparecem efeitos quânticos. Um transistor é um dispositivo quântico, onde portadores de carga minoritários (elétrons e lacunas) se movem no cristal, o que é completamente impossível sem efeitos quânticos. Portanto, o espectro de distorções valvuladas é curto e limpo: apenas harmônicos até o 3º - 4º são claramente visíveis nele, e há muito poucos componentes combinacionais (somas e diferenças nas frequências do sinal de entrada e seus harmônicos). Portanto, na época dos circuitos de vácuo, o SOI era chamado de distorção harmônica (CHD). Nos transistores, o espectro de distorções (se forem mensuráveis, a reserva é aleatória, veja abaixo) pode ser rastreado até o 15º componente e superiores, e há frequências de combinação mais do que suficientes nele.

No início da eletrônica de estado sólido, os projetistas de UMZCHs de transistor usaram o SOI de “tubo” usual de 1-2% para eles; O som com um espectro de distorção valvulada dessa magnitude é percebido pelos ouvintes comuns como puro. Aliás, o próprio conceito de Hi-Fi ainda não existia. Acontece que eles parecem monótonos e monótonos. No processo de desenvolvimento da tecnologia de transistor, foi desenvolvida uma compreensão do que é Hi-Fi e do que é necessário para ele.

Atualmente, as dificuldades crescentes da tecnologia de transistores foram superadas com sucesso e as frequências laterais na saída de um bom UMZCH são difíceis de detectar usando métodos de medição especiais. E o circuito da lâmpada pode ser considerado uma arte. Sua base pode ser qualquer coisa, por que a eletrônica não pode ir até lá? Uma analogia com a fotografia seria apropriada aqui. Ninguém pode negar que uma câmera SLR digital moderna produz uma imagem imensamente mais clara, mais detalhada e mais profunda na faixa de brilho e cor do que uma caixa de madeira compensada com acordeão. Mas alguém, com a Nikon mais legal, “clica em fotos” como “este é meu gato gordo, ele ficou bêbado como um bastardo e está dormindo com as patas estendidas”, e alguém, usando Smena-8M, usa o filme preto e branco de Svemov para tire uma foto na frente da qual há uma multidão em uma exposição de prestígio.

Observação: e acalme-se novamente - nem tudo é tão ruim. Hoje, os UMZCHs com lâmpadas de baixo consumo têm pelo menos uma aplicação restante, e não menos importante, para a qual são tecnicamente necessários.

Suporte experimental

Muitos amantes de áudio, mal tendo aprendido a soldar, imediatamente “entram nos tubos”. Isto não merece de forma alguma censura, pelo contrário. O interesse pelas origens é sempre justificado e útil, e a eletrônica tornou-se assim com os tubos. Os primeiros computadores eram baseados em tubos, e os equipamentos eletrônicos de bordo da primeira espaçonave também eram baseados em tubos: já existiam transistores, mas eles não suportavam a radiação extraterrestre. Aliás, naquela época os microcircuitos de lâmpadas também eram criados sob o mais estrito sigilo! Em microlâmpadas com cátodo frio. A única menção conhecida deles em fontes abertas está no livro raro de Mitrofanov e Pickersgil “Modern Receive and Amplifying Tubes”.

Mas chega de letras, vamos direto ao ponto. Para quem gosta de mexer nas lâmpadas da Fig. – diagrama de uma lâmpada de bancada UMZCH, destinada especificamente a experimentos: SA1 alterna o modo de operação da lâmpada de saída e SA2 alterna a tensão de alimentação. O circuito é bem conhecido na Federação Russa, uma pequena modificação afetou apenas o transformador de saída: agora você pode não apenas “conduzir” o 6P7S nativo em diferentes modos, mas também selecionar o fator de comutação da grade da tela para outras lâmpadas no modo ultralinear ; para a grande maioria dos pentodos de saída e tetrodos de feixe é 0,22-0,25 ou 0,42-0,45. Para a fabricação do transformador de saída, veja abaixo.

Guitarristas e roqueiros

Este é o caso quando você não pode viver sem lâmpadas. Como você sabe, a guitarra elétrica se tornou um instrumento solo completo depois que o sinal pré-amplificado do captador começou a passar por um acessório especial - um fusor - que distorceu deliberadamente seu espectro. Sem isso, o som da corda era muito agudo e curto, pois o captador eletromagnético reage apenas aos modos de suas vibrações mecânicas no plano da caixa acústica do instrumento.

Logo surgiu uma circunstância desagradável: o som de uma guitarra elétrica com fusor adquire força e brilho total apenas em volumes altos. Isso é especialmente verdadeiro para guitarras com captador tipo humbucker, que dá o som mais “raivoso”. Mas e um iniciante que é obrigado a ensaiar em casa? Você não pode ir até a sala para se apresentar sem saber exatamente como o instrumento soará ali. E os fãs de rock só querem ouvir suas coisas favoritas ao máximo, e os roqueiros geralmente são pessoas decentes e sem conflitos. Pelo menos aqueles que estão interessados em rock, e não em ambientes chocantes.

Assim, descobriu-se que o som fatal aparece em níveis de volume aceitáveis para instalações residenciais, se o UMZCH for baseado em tubo. A razão é a interação específica do espectro do sinal do fusor com o espectro puro e curto dos harmônicos do tubo. Aqui novamente uma analogia é apropriada: uma foto em preto e branco pode ser muito mais expressiva do que uma colorida, porque deixa apenas o contorno e a luz para visualização.

Quem precisa de um amplificador valvulado não para experimentos, mas por necessidade técnica, não tem tempo para dominar por muito tempo os meandros da eletrônica valvulada, é apaixonado por outra coisa. Neste caso, é melhor deixar o UMZCH sem transformador. Mais precisamente, com um transformador de saída correspondente de terminação única que opera sem magnetização constante. Esta abordagem simplifica e acelera muito a produção do componente mais complexo e crítico de uma lâmpada UMZCH.

Estágio de saída valvulado “sem transformador” do UMZCH e pré-amplificadores para ele

À direita na Fig. é fornecido um diagrama de um estágio de saída sem transformador de uma válvula UMZCH e à esquerda estão as opções de pré-amplificador para ele. Acima - com controle de tom de acordo com o esquema clássico Baxandal, que fornece ajuste bastante profundo, mas introduz leve distorção de fase no sinal, o que pode ser significativo ao operar um UMZCH em um alto-falante de 2 vias. Abaixo está um pré-amplificador com controle de tom mais simples que não distorce o sinal.

Mas voltemos ao fim. Em várias fontes estrangeiras, este esquema é considerado uma revelação, mas um idêntico, com exceção da capacitância dos capacitores eletrolíticos, é encontrado no “Manual de Rádio Amador” soviético de 1966. Um livro grosso de 1.060 páginas. Naquela época não havia Internet e bancos de dados baseados em disco.

No mesmo local, à direita da figura, as desvantagens deste esquema são descritas de forma breve, mas clara. Um melhorado, da mesma fonte, é dado na trilha. arroz. na direita. Nele, a grade de tela L2 é alimentada a partir do ponto médio do retificador anódico (o enrolamento anódico do transformador de potência é simétrico), e a grade de tela L1 é alimentada através da carga. Se, em vez de alto-falantes de alta impedância, você ligar um transformador compatível com alto-falantes normais, como no anterior. circuito, a potência de saída é de aprox. 12 W, porque a resistência ativa do enrolamento primário do transformador é muito inferior a 800 Ohms. SOI deste estágio final com saída de transformador - aprox. 0,5%

Como fazer um transformador?

Os principais inimigos da qualidade de um poderoso transformador de sinal de baixa frequência (som) são o campo de vazamento magnético, cujas linhas de força são fechadas, contornando o circuito magnético (núcleo), correntes parasitas no circuito magnético (correntes de Foucault) e, em menor grau, magnetostrição no núcleo. Por causa desse fenômeno, um transformador montado descuidadamente “canta”, zumbe ou emite um sinal sonoro. As correntes de Foucault são combatidas reduzindo a espessura das placas do circuito magnético e isolando-as adicionalmente com verniz durante a montagem. Para transformadores de saída, a espessura ideal da placa é de 0,15 mm, o máximo permitido é de 0,25 mm. Não se deve levar placas mais finas para o transformador de saída: o fator de preenchimento do núcleo (haste central do circuito magnético) com aço cairá, a seção transversal do circuito magnético terá que ser aumentada para obter uma determinada potência, o que só aumentará as distorções e perdas nele.

No núcleo de um transformador de áudio operando com polarização constante (por exemplo, a corrente anódica de um estágio de saída de terminação única), deve haver uma pequena lacuna não magnética (determinada por cálculo). A presença de uma lacuna não magnética, por um lado, reduz a distorção do sinal devido à magnetização constante; por outro lado, em um circuito magnético convencional aumenta o campo parasita e requer um núcleo com seção transversal maior. Portanto, o intervalo não magnético deve ser calculado da forma ideal e executado com a maior precisão possível.

Para transformadores operando com magnetização, o tipo ideal de núcleo é feito de placas Shp (cortadas), pos. 1 na Fig. Neles, uma lacuna não magnética é formada durante o corte do núcleo e, portanto, é estável; seu valor é indicado no passaporte das placas ou medido com um conjunto de sondas. O campo perdido é mínimo, porque os ramos laterais através dos quais o fluxo magnético é fechado são sólidos. Os núcleos do transformador sem polarização são frequentemente montados a partir de placas Shp, porque As placas Shp são feitas de aço para transformadores de alta qualidade. Neste caso, o núcleo é montado transversalmente à cobertura (as placas são colocadas com corte em uma direção ou outra), e sua seção transversal é aumentada em 10% em relação à calculada.

É melhor enrolar transformadores sem magnetização em núcleos USH (altura reduzida com janelas alargadas), pos. 2. Neles, uma diminuição no campo parasita é alcançada reduzindo o comprimento do caminho magnético. Como as placas USh são mais acessíveis que as Shp, muitas vezes são feitos núcleos de transformadores com magnetização. Em seguida, a montagem do núcleo é realizada cortada em pedaços: um pacote de placas W é montado, uma tira de material não condutor e não magnético é colocada com espessura igual ao tamanho da lacuna não magnética, coberta com um jugo de um pacote de jumpers e presos com um clipe.

Observação: Circuitos magnéticos de sinal de “som” do tipo ShLM são de pouca utilidade para transformadores de saída de amplificadores valvulados de alta qualidade; eles têm um grande campo parasita.

Na posição. 3 mostra um diagrama das dimensões do núcleo para cálculo do transformador, na pos. 4 desenho da moldura do enrolamento, e na pos. 5 – padrões de suas partes. Quanto ao transformador para o estágio de saída “sem transformador”, é melhor fazê-lo no ShLMm do outro lado do telhado, porque a polarização é insignificante (a corrente de polarização é igual à corrente da grade da tela). A principal tarefa aqui é tornar os enrolamentos o mais compactos possível para reduzir o campo parasita; sua resistência ativa ainda será muito inferior a 800 Ohms. Quanto mais espaço livre sobrar nas janelas, melhor ficou o transformador. Portanto, os enrolamentos são enrolados volta a volta (se não houver máquina de enrolamento, esta é uma tarefa terrível) a partir do fio mais fino possível, o coeficiente de assentamento do enrolamento anódico para o cálculo mecânico do transformador é considerado 0,6. O fio do enrolamento é PETV ou PEMM, eles possuem núcleo isento de oxigênio. Não há necessidade de levar PETV-2 ou PEMM-2, pois devido ao duplo envernizamento possuem diâmetro externo aumentado e campo de dispersão maior. O enrolamento primário é enrolado primeiro, porque é o seu campo de dispersão que mais afeta o som.

É necessário procurar ferro para este transformador com furos nos cantos das placas e suportes de fixação (ver figura à direita), pois “para a felicidade completa”, o circuito magnético é montado da seguinte forma. ordem (claro, os enrolamentos com cabos e isolamento externo já devem estar na estrutura):

Prepare verniz acrílico diluído ao meio ou, à moda antiga, goma-laca;
As placas com jumpers são rapidamente envernizadas de um lado e colocadas na moldura o mais rápido possível, sem pressionar com muita força. A primeira placa é colocada com o lado envernizado para dentro, a próxima com o lado não envernizado sobre a primeira envernizada, etc.;
Quando a janela da moldura é preenchida, os grampos são aplicados e firmemente aparafusados;
Após 1-3 minutos, quando a compressão do verniz pelas lacunas aparentemente parar, adicione as placas novamente até que a janela esteja preenchida;
Repita os parágrafos. 2-4 até que a janela esteja bem embalada com aço;
O núcleo é puxado firmemente novamente e seco em uma bateria, etc. 3-5 dias.

O núcleo montado com esta tecnologia possui muito bom isolamento de placa e enchimento de aço. As perdas por magnetostrição não são detectadas. Mas tenha em mente que esta técnica não é aplicável para núcleos permalloy, porque Sob fortes influências mecânicas, as propriedades magnéticas do permalloy deterioram-se irreversivelmente!

Em microcircuitos

UMZCHs em circuitos integrados (ICs) são mais frequentemente feitos por aqueles que estão satisfeitos com a qualidade do som até Hi-Fi médio, mas são mais atraídos pelo baixo custo, velocidade, facilidade de montagem e pela completa ausência de quaisquer procedimentos de configuração que requerem conhecimentos especiais. Simplesmente, um amplificador em microcircuitos é a melhor opção para manequins. O clássico do gênero aqui é o UMZCH no TDA2004 IC, que está na série, se Deus quiser, há cerca de 20 anos, à esquerda na Fig. Potência – até 12 W por canal, tensão de alimentação – 3-18 V unipolar. Área do radiador – a partir de 200 m² veja para potência máxima. A vantagem é a capacidade de trabalhar com uma carga de baixíssima resistência, de até 1,6 Ohm, o que permite extrair potência total quando alimentado por uma rede on-board de 12 V e 7-8 W quando alimentado por 6- fonte de alimentação de volts, por exemplo, em uma motocicleta. Porém, a saída do TDA2004 na classe B não é complementar (em transistores da mesma condutividade), então o som definitivamente não é Hi-Fi: THD 1%, dinâmica 45 dB.

O mais moderno TDA7261 não produz som melhor, mas é mais potente, até 25 W, pois O limite superior da tensão de alimentação foi aumentado para 25 V. O limite inferior, 4,5 V, ainda permite que seja alimentado por uma rede de bordo de 6 V, ou seja, O TDA7261 pode ser iniciado a partir de quase todas as redes de bordo, exceto a aeronave 27 V. Utilizando componentes acoplados (cintas, à direita da figura), o TDA7261 pode operar em modo de mutação e com o modo St-By (Stand By ), função que muda o UMZCH para o modo de consumo mínimo de energia quando não há sinal de entrada por um determinado tempo. A conveniência custa dinheiro, então para um aparelho de som você precisará de um par de TDA7261 com radiadores de 250 m². veja para cada um.

Observação: Se você de alguma forma se sente atraído por amplificadores com a função St-By, lembre-se de que não deve esperar deles alto-falantes com largura superior a 66 dB.

“Super econômico” em termos de fonte de alimentação TDA7482, à esquerda da figura, operando no chamado. classe D. Esses UMZCHs são às vezes chamados de amplificadores digitais, o que é incorreto. Para uma digitalização real, amostras de nível são retiradas de um sinal analógico com uma frequência de quantização não inferior a duas vezes a mais alta das frequências reproduzidas, o valor de cada amostra é registrado em um código resistente a ruído e armazenado para uso posterior. UMZCH classe D – pulso. Neles, o analógico é convertido diretamente em uma sequência de modulação por largura de pulso de alta frequência (PWM), que é alimentada ao alto-falante por meio de um filtro passa-baixa (LPF).

O som classe D não tem nada em comum com Hi-Fi: SOI de 2% e dinâmica de 55 dB para classe D UMZCH são considerados indicadores muito bons. E o TDA7482 aqui, deve-se dizer, não é a escolha ideal: outras empresas especializadas em classe D produzem CIs UMZCH que são mais baratos e exigem menos fiação, por exemplo, D-UMZCH da série Paxx, à direita na Fig.

Entre os TDAs, destaca-se o TDA7385 de 4 canais, veja a figura, no qual você pode montar um bom amplificador para alto-falantes até Hi-Fi médio, inclusive, com divisão de frequência em 2 bandas ou para um sistema com subwoofer. Em ambos os casos, a filtragem passa-baixa e média-alta é feita na entrada com sinal fraco, o que simplifica o design dos filtros e permite uma separação mais profunda das bandas. E se a acústica for subwoofer, então 2 canais do TDA7385 podem ser alocados para o circuito de ponte sub-ULF (veja abaixo), e os 2 canais restantes podem ser usados para MF-HF.

UMZCH para subwoofer

Um subwoofer, que pode ser traduzido como “subwoofer” ou, literalmente, “boomer”, reproduz frequências de até 150-200 Hz; nesta faixa, o ouvido humano é praticamente incapaz de determinar a direção da fonte sonora. Em alto-falantes com subwoofer, o alto-falante “sub-graves” é colocado em um design acústico separado, este é o subwoofer como tal. O subwoofer é colocado, em princípio, da forma mais conveniente possível, e o efeito estéreo é fornecido por canais MF-HF separados com seus próprios alto-falantes de pequeno porte, para cujo design acústico não há requisitos particularmente sérios. Os especialistas concordam que é melhor ouvir estéreo com separação total de canais, mas os sistemas de subwoofer economizam significativamente dinheiro ou trabalho no caminho dos graves e facilitam a colocação da acústica em salas pequenas, razão pela qual são populares entre consumidores com audição normal e não particularmente exigentes.

O “vazamento” de frequências médias-altas para o subwoofer e dele para o ar prejudica muito o estéreo, mas se você “cortar” bruscamente o sub-grave, o que, aliás, é muito difícil e caro, então surgirá um efeito de salto sonoro muito desagradável. Portanto, os canais nos sistemas de subwoofer são filtrados duas vezes. Na entrada, filtros elétricos destacam frequências médias-altas com “caudas” de graves que não sobrecarregam o caminho de frequências médias-altas, mas proporcionam uma transição suave para sub-graves. Os graves com “caudas” de médio porte são combinados e alimentados em um UMZCH separado para o subwoofer. Os médios são adicionalmente filtrados para que o estéreo não se deteriore; no subwoofer já é acústico: um alto-falante de sub-graves é colocado, por exemplo, na divisória entre as câmaras ressonadoras do subwoofer, que não deixam os médios saírem , veja à direita na Fig.

Um UMZCH para um subwoofer está sujeito a uma série de requisitos específicos, dos quais os “manequins” consideram o mais importante ser a potência mais alta possível. Isso está completamente errado, se, digamos, o cálculo da acústica da sala forneceu uma potência de pico W para um alto-falante, então a potência do subwoofer precisa de 0,8 (2W) ou 1,6W. Por exemplo, se os alto-falantes S-30 forem adequados para a sala, um subwoofer precisará de 1,6x30 = 48 W.

É muito mais importante garantir a ausência de distorções de fase e transitórias: se ocorrerem, com certeza haverá um salto no som. Quanto ao SOI, é permitido até 1%. A distorção intrínseca de graves deste nível não é audível (veja curvas de volume igual), e as “caudas” de seu espectro na região média melhor audível não sairão do subwoofer .

Para evitar distorções de fase e transitórias, o amplificador do subwoofer é construído de acordo com o chamado. circuito de ponte: as saídas de 2 UMZCHs idênticos são ligadas consecutivamente através de um alto-falante; os sinais para as entradas são fornecidos em antifase. A ausência de distorções de fase e transitórias no circuito da ponte se deve à completa simetria elétrica dos caminhos do sinal de saída. A identidade dos amplificadores que formam os braços da ponte é garantida pela utilização de UMZCHs emparelhados em CIs, feitos no mesmo chip; Este é talvez o único caso em que um amplificador em microcircuitos é melhor que um amplificador discreto.

Observação: A potência de uma ponte UMZCH não dobra, como alguns pensam, é determinada pela tensão de alimentação.

Um exemplo de circuito ponte UMZCH para um subwoofer em uma sala de até 20 m². m (sem filtros de entrada) no IC TDA2030 é mostrado na Fig. esquerda. A filtragem adicional de médios é realizada pelos circuitos R5C3 e R’5C’3. Área do radiador TDA2030 – a partir de 400 m² Veja. UMZCHs em ponte com saída aberta têm uma característica desagradável: quando a ponte está desequilibrada, um componente constante aparece na corrente de carga, o que pode danificar o alto-falante, e os circuitos de proteção de sub-graves geralmente falham, desligando o alto-falante quando não necessário. Portanto, é melhor proteger o caro cabeçote de carvalho com baterias não polares de capacitores eletrolíticos (destacados em cores, e o diagrama de uma bateria é fornecido na inserção.

Um pouco sobre acústica

O design acústico de um subwoofer é um tópico especial, mas como aqui é fornecido um desenho, também são necessárias explicações. Material da caixa – MDF 24 mm. Os tubos ressonadores são feitos de plástico bastante durável e que não vibra, por exemplo, polietileno. O diâmetro interno dos tubos é de 60 mm, as saliências internas são de 113 mm na câmara grande e 61 na câmara pequena. Para um cabeçote de alto-falante específico, o subwoofer terá que ser reconfigurado para obter os melhores graves e, ao mesmo tempo, o menor impacto no efeito estéreo. Para afinar os tubos, eles pegam um tubo obviamente mais longo e, empurrando-o para dentro e para fora, conseguem o som desejado. As saliências externas dos tubos não afetam o som e são então cortadas. As configurações do tubo são interdependentes, então você terá que fazer alguns ajustes.

Amplificador de fone de ouvido

Um amplificador de fone de ouvido geralmente é feito à mão por dois motivos. A primeira é para ouvir “em movimento”, ou seja, fora de casa, quando a potência da saída de áudio do player ou smartphone não é suficiente para acionar “botões” ou “bardanas”. A segunda é para fones de ouvido domésticos de última geração. É necessário um UMZCH Hi-Fi para uma sala de estar comum com dinâmica de até 70-75 dB, mas a faixa dinâmica dos melhores fones de ouvido estéreo modernos excede 100 dB. Um amplificador com essa dinâmica custa mais do que alguns carros, e sua potência será de 200 W por canal, o que é demais para um apartamento comum: ouvir com uma potência muito inferior à nominal prejudica o som, veja acima. Portanto, faz sentido fazer um amplificador separado de baixo consumo de energia, mas com boa dinâmica, específico para fones de ouvido: os preços dos UMZCHs domésticos com esse peso adicional estão claramente inflacionados de forma absurda.

O circuito do amplificador de fone de ouvido mais simples usando transistores é dado na pos. 1 foto. O som é apenas para “botões” chineses, funciona na classe B. Também não é diferente em termos de eficiência - as baterias de lítio de 13 mm duram de 3 a 4 horas no volume máximo. Na posição. 2 – O clássico da TDA para fones de ouvido em movimento. O som, entretanto, é bastante decente, até Hi-Fi médio dependendo dos parâmetros de digitalização da faixa. Existem inúmeras melhorias amadoras no chicote TDA7050, mas ninguém ainda conseguiu a transição do som para o próximo nível de classe: o próprio “microfone” não permite isso. TDA7057 (item 3) é simplesmente mais funcional; você pode conectar o controle de volume a um potenciômetro normal, não duplo.

O UMZCH para fones de ouvido no TDA7350 (item 4) foi projetado para proporcionar uma boa acústica individual. É neste IC que os amplificadores de fone de ouvido são montados na maioria dos UMZCHs domésticos de classe média e alta. O UMZCH para fones de ouvido no KA2206B (item 5) já é considerado profissional: sua potência máxima de 2,3 W é suficiente para acionar “canecas” isodinâmicas sérias como TDS-7 e TDS-15.