Nejkvalitnější zesilovač zvuku. Velmi jednoduchý výkonný zesilovač na čipu Kompletní DIY audio zesilovač

Dnes už se nepovažuje za módu pájet různé lesklé díly na podomácku vyrobený plošný spoj, jako tomu bylo před dvaceti lety. V našich městech však stále existují radioamatérské kroužky a specializované časopisy vycházejí v offline a online režimu.

Proč zájem o radioelektroniku prudce poklesl? Faktem je, že v moderních obchodech se prodává vše, co je potřeba, a už není třeba něco studovat nebo hledat způsoby, jak to získat.

Ale ne všechno je tak jednoduché, jak bychom si přáli. V prodeji jsou vynikající reproduktory s aktivními zesilovači a subwoofery, skvělé importované stereo systémy a vícekanálové mixy s širokou škálou možností, ale zesilovače s nízkým výkonem se zpravidla používají k připojení nástrojů doma. aby neničil psychiku sousedů. Koupit zařízení jako součást výkonného zařízení je poměrně drahé: racionální řešení by bylo následující: pracujte trochu tvrději a vytvořte si domácí zesilovač bez vnější pomoci. Dnes je to naštěstí možné a internet s tím rád pomůže.

Zesilovač "smontovaný na koleně"

Postoj k zařízením, které si sami sestavíte, je dnes poněkud negativní a výraz „smontován na koleně“ je přehnaně negativní. Ale neposlouchejme závistivce, ale pojďme okamžitě k první fázi.

Nejprve musíte vybrat schéma. Domácí typ ULF lze vyrobit pomocí tranzistorů nebo mikroobvodu. První možnost se velmi nedoporučuje pro začínající radioamatéry, protože bude nepořádek na desce a ztíží se oprava zařízení. Nejlepší je nahradit tucet tranzistorů jedním monolitickým čipem. Tento domácí zesilovač potěší oko, bude skladný a jeho sestavení zabere trochu času.

Dnes je nejoblíbenějším a nejspolehlivějším čipem typ TDA2005. Samo o sobě stačí pouze organizovat napájení a dodávat vstupní a výstupní signály. Takový jednoduchý domácí zesilovač nebude stát více než sto rublů spolu s dalšími díly a dráty.

Výstupní výkon TDA2005 se pohybuje od 2 do 6 wattů. To stačí k poslechu hudby doma. Seznam použitých dílů, jejich parametry a vlastně i samotné schéma je uvedeno níže.

Po sestavení zařízení se doporučuje přišroubovat k čipu malou hliníkovou obrazovku. Takto se při zahřátí bude teplo lépe odvádět.
Tento domácí zesilovač je napájen 12 volty. Pro jeho realizaci si pořiďte malý napájecí zdroj nebo elektrický adaptér s možností přepínání hodnot výstupního napětí. Proud zařízení není větší než 2 ampéry.

K takovému ULF zesilovači můžete připojit reproduktory s výkonem až 100 wattů. Vstup zesilovače může přijímat signál z mobilního telefonu, DVD přehrávače nebo počítače. Na výstupu je signál přijímán přes standardní sluchátkový konektor.

Tak jsme přišli na to, jak sestavit zesilovač v krátkém čase za málo peněz. Racionální rozhodnutí praktických lidí!

Stávají se minulostí a nyní, abyste sestavili jakýkoli jednoduchý zesilovač, už se nemusíte trápit výpočty a nýtovat velký plošný spoj.

Nyní se téměř všechna levná zesilovací zařízení vyrábí na mikroobvodech. Nejrozšířenější jsou TDA čipy pro zesilování audio signálů. V současné době se používají v autorádiu, napájených subwooferech, domácích reproduktorech a mnoha dalších audio zesilovačích, vypadají asi takto:

Výhody TDA čipů

1. Aby bylo možné na ně sestavit zesilovač, stačí napájet, připojit reproduktory a několik rádiových prvků.
2. Rozměry těchto mikroobvodů jsou poměrně malé, ale bude nutné je umístit na radiátor, jinak se velmi zahřejí.
3. Prodávají se v každém obchodě s rádiem. Na Ali jsou některé věci, které jsou trochu drahé, pokud je koupíte v maloobchodě.
4. Mají zabudované různé ochrany a další možnosti, jako je ztlumení zvuku atp. Ale podle mých pozorování nefungují ochrany příliš dobře, takže mikroobvody často umírají buď na přehřátí, nebo na. Proto je vhodné nezkratovat kolíky mikroobvodu mezi sebou a nepřehřívat mikroobvod a vytlačit z něj veškerou šťávu.
5. Cena. Neřekl bych, že jsou moc drahé. Z hlediska ceny a funkcí nemají obdoby.

Jednokanálový zesilovač založený na TDA7396

Postavíme jednoduchý jednokanálový zesilovač pomocí čipu TDA7396. V době psaní jsem to vzal za cenu 240 rublů. V datovém listu k čipu bylo uvedeno, že tento čip může mít výkon až 45 wattů do zátěže 2 Ohm. To znamená, že pokud změříte odpor cívky reproduktoru a je to asi 2 ohmy, je docela možné z reproduktoru získat špičkový výkon 45 wattů.Tento výkon je zcela dostačující na to, abyste v místnosti uspořádali diskotéku nejen pro sebe, ale i pro své sousedy a zároveň získali průměrný zvuk, který se samozřejmě nedá srovnávat s hi-fi zesilovači.

Zde je vývod mikroobvodu:

Sestavíme náš zesilovač podle typického schématu, které bylo připojeno v samotném datovém listu:

Na nohu 8 aplikujeme +Vs a na nohu 4 nic. Diagram tedy bude vypadat takto:

Vs je napájecí napětí. Může být od 8 do 18 voltů. „IN+“ a „IN-“ – zde vysíláme slabý zvukový signál. Na 5. a 7. nohu připevníme reproduktor. Šestou nohu nastavíme na mínus.

Zde je moje montáž na stěnu

Kondenzátory na příkonu 100nF a 1000uF jsem nepoužil, jelikož ze zdroje už mám čisté napětí.

Rozkýval jsem reproduktor s následujícími parametry:

Jak vidíte, odpor cívky je 4 ohmy. Frekvenční pásmo udává, že se jedná o typ subwooferu.

A takhle vypadá moje sub ve vlastnoručně vyrobeném bydlení:

Zkoušel jsem pořídit video, ale zvuk na videu je velmi špatný. Ale i tak můžu říct, že telefon na střední výkon už bušil tak, že se mi točily uši, ačkoliv spotřeba celého obvodu v pracovní podobě byla jen asi 10 wattů (vynásobte 14,3 0,73). V tomto příkladu jsem vzal napětí jako v autě, tedy 14,4 V, což je dobře v našem provozním rozsahu od 8 do 18 V.

Pokud nemáte výkonný zdroj energie, můžete jej sestavit podle tohoto schématu.

Nezavěšujte se na tento konkrétní čip. Těchto čipů TDA, jak jsem již řekl, existuje mnoho typů. Některé z nich zesilují stereo signál a mohou vydávat zvuk do 4 reproduktorů najednou, jak se to dělá u autorádií. Nebuďte tedy líní prohledávat internet a najít vhodné TDA. Po dokončení montáže nechte své sousedy zkontrolovat váš zesilovač otočením ovladače hlasitosti až na balalajku a opřením výkonného reproduktoru o zeď).

Ale v článku jsem sestavil zesilovač pomocí čipu TDA2030A

Ukázalo se to velmi dobře, protože TDA2030A má lepší vlastnosti než TDA7396

Pro zpestření také připojím další schéma od předplatitele, jehož zesilovač TDA 1557Q správně funguje již více než 10 let v řadě:

Zesilovače na Aliexpress

Kit kits jsem našel i na Ali na TDA. Například tento stereo zesilovač má 15 wattů na kanál a stojí 1 $. Tento výkon je dostačující na to, abyste se mohli ve svém pokoji povalovat a poslouchat své oblíbené skladby.

Můžete si to koupit.

A tady je to hned hotové

A obecně je na Aliexpressu spousta těchto modulů zesilovačů. Klikněte na tento odkaz a vyberte si libovolný zesilovač, který se vám líbí.

Tento výkonový zesilovač je založen na PA100, který je podrobně popsán v aplikaci od National Semiconductor AN1192

Když jsem sestavil své výkonné domácí 4ohmové reproduktory, zesilovač nemohl „řídit“ takovou zátěž, takže bylo rozhodnuto sestavit výkonnější zesilovač. Navrhl jsem obvod výkonového zesilovače, který používá dva LM3886 na kanál v paralelním obvodu. Při 8ohmové zátěži je výstupní výkon zesilovače asi 50 Wattů, při 4ohmové zátěži je to 100 Wattů. Tento zesilovač používá čtyři čipy LM3886 ULF.

Mimochodem, Jeff Rowland používá LM3886 v některých svých Hi-Fi designech a má dobré recenze. Takže i levný zesilovač může být kvalitní!

Čip LM3886 je zapojen jako neinvertující zesilovač. Vstupní impedance ULF závisí na rezistoru R1 (47 kOhm). Rezistor R20 (680 Ohmů) a kondenzátor C20 (470 pF) tvoří horní propust na vstupních RCA konektorech. Kondenzátory C4 a C8 (220 pF) slouží k filtraci RF na vstupech čipu LM3886.

Při montáži zesilovače jsem místy použil kvalitní kondenzátory: C1 (1 µF) "Auricap" pro DC filtraci, C2 a C6 (100 µF) "Blackgate" a C12, C16 (1000 µF) "Blackgate".

Schéma zapojení zesilovače je uvedeno níže.

Vývoj desky plošných spojů byl proveden s ohledem na to, že napájecí zem (napájecí) a signálová zem byly odděleny. Signální zem je uprostřed a je obklopena silovou zemí. V blízkosti C5 jsou spojeny tenkou cestou. Návrh desky plošných spojů byl proveden v programu PADS PowerPCB 5.0.

Desku s plošnými spoji jsem nevyráběl sám, ale dal jsem ji firmě. Když jsem ho zvedl, zjistil jsem, že některé otvory mají menší průměr, než bylo potřeba. Vyvrtal jsem to sám ručně. Na fotografii níže je fotografie desky.

Rezistory 1kOhm a 20kOhm byly vybrány ručně s přesností 0,1%. Jako výstupní rezistory jsem použil šest rezistorů o jmenovité hodnotě 1 Ohm 0,5 Watt 1%, protože odpor 3 Watt 1% je těžké najít.

Použil jsem izolovanou verzi čipu - LM3886 TF, takže jsem jej přímo spojil s pouzdrem a chladičem přes teplovodivou pastu.

Izolační kondenzátor "Auricap" 1uF 450V. Byl zakoupen vysoce kvalitní kondenzátor, protože je zapojen do hlavního obvodu signálu.

Kondenzátory v horní propusti: "Silver Mica" 47pF a 220pF.

Výkonový filtr používal kondenzátor "Blackgate" 1000uF 50V

Kondenzátory C2 a C6 jsou rovněž od Blackgate s nominální hodnotou 100 µF 50 V. Pro nejlepší výsledky je lepší použít bipolární kondenzátory, ale já jsem použil elektrolyty, protože... bipolární by se na desku nevešly.

Řetěz filtrů R20 (680 Ohm) + C20 (470 pF) je umístěn přímo na RCA konektoru. To pomáhá odfiltrovat RF šum dříve, než se dostane na desku zesilovače.

Vazebný kondenzátor zdroje 0,1uF je připájen na zadní straně desky zesilovače přímo k noze LM3886, což umožňuje lepší filtrování RF šumu.

Čip LM3886 je namontován na hliníkovém radiátoru a poté na těle zesilovače. Vně skříně jsem připevnil další 3 radiátory od ventilátorů PC procesoru. Pro lepší přenos tepla byla použita tepelná pasta.

Se všemi těmito chladiči se zesilovač při střední hlasitosti docela zahřívá.

V napájecím zdroji jsem použil IC regulátoru napětí LT1083. Před něj jsem umístil kondenzátory o kapacitě 10 000 μF a po - 100 μF. Výhodou použití nastavitelného stabilizátoru napětí je, že prakticky nedochází k žádnému zvlnění napětí. Bez něj je slyšet malý šum 50/100 Hz.

V diodových můstcích byly použity výkonné diody MUR860.

Stabilizátor napětí LT1083 může poskytnout proud až 8A.

Transformátor byl použit o výkonu 500VA 2x25V. Po stabilizátoru je napětí 30 Voltů.

Do budoucna plánuji vyměnit stabilizátor za výkonnější (viz schéma níže). Tranzistor TIP2955 je schopen odolat proudu až 15A.

Po sestavení zesilovače jsem změřil stejnosměrné napětí a na svorkách reproduktorů mi vyšel offset cca 7mV. Rozdíl napětí mezi dvěma výstupy mikroobvodů je menší než 1 mV.

Zvuk zesilovače je poněkud podobný zvuku zesilovače, který jsem dříve sestavil na LM3875 - velmi čistý. Není slyšet žádný hluk, žádné syčení, žádné bzučení. Ve srovnání se zesilovačem LM3875 poskytuje tento zesilovač asi dvojnásobný výkon prostřednictvím mých 4 ohmových reproduktorů a poskytuje hluboké, působivé basy a dobrou dynamiku.

Seznam radioprvků

Všechno to začalo tím, že jsem si dlouho chtěl postavit levný, ale docela výkonný zesilovač zvuku. Ne na tom nejjednodušším 1555 , které nehrají o nic lépe než běžné minireproduktory, ale minimálně padesát wattů. No, dosáhl jsem svého cíle. Sestavil zesilovač na známém mikroobvodu TDA7294. Klidně z něj vymáčknete 100 W i více. Koupil jsem mikroobvod za pouhých 1,5 dolaru a všechno ostatní jsem vzal ze sovětské televize, našel jsem tam skoro všechno.

Schéma zapojení mikroobvodu

Výhodou tohoto zesilovače je, že je natolik otestován a přezkoušen tisíci radioamatérů, že tento obvod bez problémů zvládnou sestavit všichni začátečníci – zde neexistují žádné vážné překážky. Všechny díly najdete doma (kromě samotného čipu).

Výkonový transformátor TS-160 Je přípustné to vzít ze stejného TV, rozebrat, nechat primár a navinout sekundár 172 závity drátu o průměru 1,5 mm. Nízkopříkonové transformátory se sem nehodí (přeci jen na zvuk potřebujete 200 wattů). Minimální výkon transformátoru musí být nad 100 wattů, pokud je mikroobvod napájen sníženým napětím. Je známo, že napájení mikroobvodu 7294 bipolární. Napětí bylo -+ 55 voltů. Proud 2-3 ampéry. Abych byl upřímný, aktuální spotřebu jsem neměřil, to znamená, že jsem zapomněl. Vzpomněl jsem si, když bylo všechno zapájeno. Napájecí vodiče musí být tlustší. Při vysoké hlasitosti se tenké drátky zahřívají a lepí k sobě, což vlastně způsobuje zkrat.

Diodový můstek byl převzat z dovezeného televizoru, i když se diody při přehrávání zvuku znatelně zahřívaly. Všechny ostatní podrobnosti byly získány ze sovětské televize.

Ještě jedna věc, zesilovač je vybaven chladičem, protože chladič nebyl příliš velký. Schéma jsem sestavil na kus lepenky. Nenašel jsem vůbec žádný textolit. Pro mnoho radioamatérů není k dispozici takový luxus jako textolit, vitriol a laserová tiskárna. Jsem také na tomto seznamu: (Ale můžete vidět, že když chcete něco udělat, vystačíte si s málem.

Části byly spojeny měděnými dráty. LED ani jiné indikátory jsem vůbec neinstaloval, protože serióznost a výkon jsou pro mě na prvním místě. Reproduktor je aktuálně 20-30 W, 8 Ohm. Ještě jsem si nekoupil 100W hlavu.

Fotografie hotového zesilovače je výše. Ano, přesnost není v nejlepším stavu. Vše ale překvapivě dopadlo velmi dobře – nedochází k slyšitelným zkreslením. Vstupní signál byl dodáván z telefonu. Zesilovač se spustil hned při prvním zapnutí a to mě velmi potěšilo! S uv. nejlepší.chlapec99

Diskutujte o článku VÝKONNÝ ZESILOVAČ PRO ZAČÁTEČNÍKY

1. Prvoci
2. Přímo nahoru
3. Teoretická mezihra
4. Lampy
5. Jak vyrobit transformátor?
6. Na mikroobvodech
7. UMZCH pro subwoofer
8. Sluchátkový zesilovač

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

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

Prvoci

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

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

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

Na tomto dítěti je vhodné naučit se základy nastavení UMZCH s přímým propojením mezi kaskádami, které poskytují nejčistší zvuk:

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

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

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

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

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

Dynamika

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

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

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

SOI

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

Lampy

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

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

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

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

Experimentální stojan

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

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

Kytaristé a rockeři

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

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

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

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

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

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

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

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

Jak vyrobit transformátor?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Na mikroobvodech

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

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

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

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

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

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

UMZCH pro subwoofer

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

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

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

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

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

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

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

Něco málo o akustice

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

Sluchátkový zesilovač

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

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

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

Na svačinu

Závěrem - úplný exot, sluchátkový zesilovač... na elektronkách, viz obrázek, a pouze jeden kanál, druhý vyžaduje stejné rarity. Ačkoli tento zesilovač implementuje téměř všechny lampové rituály (snad kromě pevného předpětí z baterií), není to jen a ne tak pocta vakuovým audiofilům: při poslechu TDS-7 přes tento zesilovač je zvuk průchozí. přes analog se ve srovnání s KA2206B znatelně zlepšuje.