Усилители мощности на микросхемах своими руками: Усилители мощности звука (УНЧ) на микросхемах, схемы самодельных УМЗЧ

Транзисторный усилитель класса А своими руками / Хабр

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

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

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

Внутренний дизайн

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

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

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

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

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

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

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

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

Слесарно-столярное

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

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

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

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

Я угадаю этот контейнер за 5 секунд…

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

Материальные затраты

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

Усилитель мощности из хлама своими руками

Понадобилось мне собрать усилитель мощности. Имеются у меня акустические системы S30. Первоначально планировал установить в корпус готовую плату усилителя. Покопавшись в закромах, нашел микросхему TDA2616. Ее я выпаял с нерабочего телевизора.

Плата и схема

В программе «sprint layout» нарисовал плату. Схема взята из документации. Я буду использовать однополярное питание. Изготавливать буду по технологии ЛУТ.


Плату вытравил, она у меня довольно компактная. Файл проекта прилагаю, он в формате «lay6».

Изготовление усилителя

Просверлил отверстия.

Микросхема TDA2616, она имеет однорядную конструкцию.

Микросхему закрепил на небольшой радиатор. Радиатор прикручу к корпусу. Выводы микросхемы не связаны с ее корпусом, можно прикручивать к корпусу конструкции. Корпусом у меня будет коробка от БП компьютера.

Компоненты распаиваю.

Трансформатор у меня порядка 25 вольт, отвод на 5 вольт. Трансформатор Т60-10. Прикрутил его в корпусе, позже сниму, буду красить корпус.

Диодный мост собрал на отечественных диодах КД202А. Нашел небольшие радиаторы.

Конденсатор для выпрямителя на 2200 мкф.

Устанавливаю и распаиваю диоды.

Подключил сетевой разъем. К плате усилителя припаял провода.

Для питания вентилятора и светодиода индикации, установил отдельный диодный мост. Мост советский, на ток около 1 ампера. С запасом. Ток вентилятора и светодиода не превышают 200 мА. Светодиод питаю через резистор 100 Ом. Припаял фильтрующий конденсатор, какой был, не принципиально. Конденсатор можно не ставить.
Распаял сетевую кнопку.

Установил плату с микросхемой УМЗЧ. Прикрутил саморезами к дну корпуса. Так микросхема будет лучше охлаждаться. Еще и вентилятор слегка тянет воздух. Сверху корпуса имеются прорези, через них воздух затягивается. Синие провода идут на входной разъем. Тут ничего военного.

Покрасил корпус в черный цвет. Продублировал переднюю панель пластиной из металла. Пластину покрасил в красный цвет. Мне показалось, так интересней. Приклепал ее.

Результат

Включаем и проверяем. Светодиод из старого МФУ. Сетевая кнопка из старого БП компьютера.

Такой вот УМЗЧ получился. Усилитель значительно оживил мои колонки, хоть дискотеку устраивай. До этого у меня был усилитель 2*3 ватта. Усилитель установил у компьютера. Все комплектующие были добыты бесплатно из старой техники.

Смотрите видео

Качественный усилитель класса B | AUDIO-CXEM.RU

Как известно, усилители звуковой частоты класса B имеют довольно серьезные искажения, которые связаны с отсутствием смещения на базах выходных транзисторах. То есть, без этого смещения, для открытия кремниевого транзистора, необходимо, чтобы сигнал превысил 0.6-0.7В, и пока сигнал на базе не достиг такого уровня, на выходе усилителя горизонтальная полка (сигнала нет). Каждый раз при прохождении сигнала через нулевой потенциал в базах транзисторов выходного каскада, сигнал на выходе усилителя класса B искажается в виде «ступеньки».

Но почему любители собирают усилители класса B невзирая на искажения? Дело в том, что на противоположной чаше весов лежат такие особенности как высокий коэффициент полезного действия, хорошая термостабильность и высокая мощность при простоте схемы.

Также они являются более экономичными, так как при отсутствии входного сигнала транзисторы выходного каскада усилителей класса B обычно холодные, ведь их ток покоя практически равен нулю (из-за отсутствия смещения на базах), в отличие от класса AB и тем более класса A. Это важно при питании от автономных источников, хотя для этого лучше использовать класс D, но все же.

Схема из журнала

Данная схема усилителя класса B была опубликована в журнале «Радио №3 1991» в статье «Режим B в усилителях мощности ЗЧ». В сети эта схема более известна как «Усилитель Дорофеева» и была повторена любителями электроники тысячи раз.

Адаптированная схема

В адаптированной схеме применена современная элементарная база и сохранены все порядковые номера элементов. Добавлен разделительный конденсатор Cin. Убран конденсатор положительной обратной связи C2. Увеличены емкости C5 и C7. Изменено сопротивление резисторов R10 и R12, ограничивающих ток стабилитронов VD1 и VD2.

Усилитель прост, дешев, не требует сложной наладки, достаточно громкий и поэтому я рекомендую его к сборке. Он хорошо подойдет для работы в качестве сабвуфера или УНЧ автомобиля, но меня он устраивает и для домашнего прослушивания.

Основные характеристики

Напряжение питания ………. ±25В

Сопротивление нагрузки ………. 4Ома

Выходная мощность, номинальная (Rout=4Ома) ………. 40Вт

Выходная мощность, максимальная (Rout=4Ома) ………. 60Вт

Входное сопротивление ………. 10кОм

Входное напряжение ………. 750мВ

КНИ (Pном., f=1кГц) ……….0.08%

КНИ (Pном., f=20кГц) ……….0.15%

Остальные характеристики можно посмотреть в оригинальной статье.

В журнале автор описывает особенность схемы, которая заключается во включении транзисторов VT1 и VT2 как усилителей тока для баз транзисторов выходного каскада VT3 и VT4. То есть, транзисторы выходного каскада открываются не напряжением, а током, усиленным транзисторами VT1 и VT2. Такое включение дает возможность устранения искажения в виде «ступеньки», без смещения на базах транзисторов VT3 и VT4, то есть, сохранив режим класса B.

Схему можно собирать, как на советской элементарной базе, так и на импортной. Я собирал на импортных компонентах.

Операционный усилитель включен в инвертирующем варианте с отрицательной обратной связью через резистор R1. Операционный усилитель усиливает напряжение, а VT1 и VT2 усиливают ток, усиленный ими ток полностью уходит в базы транзисторов VT3 и VT4. Последние транзисторы также усиливают ток, который протекает через нагрузочный резистор R11. На этом резисторе образуется падение напряжения, пропорциональное току, протекающему через него. Это падение и есть усиленное напряжение, хотя все транзисторы работают в режиме усиления тока.

На базах VT1 и VT2 задано смещение с помощью резисторного делителя напряжения R6-R9. Смещение задается таким образом, чтобы при температуре транзисторов до 60⁰C напряжение на базах было 0.4-0.5В, то есть они еще закрыты, но еще немного (0.1-0.2В) и они откроются. Автор схемы объясняет это уменьшением их порога срабатывания.

Стабилитроны VD5 и VD7 и резисторы R10 и R12 обеспечивают напряжением питания (±15В) операционный усилитель.

Компоненты

Транзисторы TIP41 и TIP42 можно заменить на BD911 и BD912, или на КТ818, КТ819, но у последних другое расположение выводов. Будьте внимательны! Печатная плата разведена именно под КТ818, КТ819.

Автор схемы пишет в своей статье, что подбирать транзисторы в пары по их параметрам не нужно.

Операционный усилитель TL071 можно заменить на TL081.

Конденсаторы Cin и C6 пленочные.

Все резисторы мощностью 0.25Вт, за исключением R11 – 1Вт.

Стабилитроны VD1 и VD2 на напряжение 15В.

Охлаждение

Транзисторы выходного каскада должны быть установлены на одном теплоотводе, а транзисторы предвыходного каскада каждый на своем радиаторе. Если не соблюсти данную рекомендацию, то усилитель может стать не стабилен и при нагреве VT1 и VT2 может пойти в «разнос».

Теплоотводы для BD139 и BD140 должны быть площадью поверхности 60см² каждый. Теплоотвод для TIP41 и TIP42 должен иметь площадь поверхности 600см².

Для наладки усилителя я установил все транзисторы на один радиатор, но при установке в корпус теплоотводы будут разъединены.

Фланцы VT3 и VT4 я не изолировал от теплоотвода, так как их коллекторы соединены по схеме, но если корпус усилителя металлический, то необходимо их изолировать.

Питание нашего усилителя класса B должно быть двуполярным ±25В. Его можно обеспечить с помощью импульсного источника питания или линейного источника.

При использовании линейного блока питания, напряжение вторичных обмоток трансформатора не должно превышать 18+18 Вольт переменного тока, так как после выпрямления, на накопительном конденсаторе напряжение будет в 1.41 раз больше, то есть ±25В. Рекомендуемый ток вторичных обмоток (на один канал) не менее 1.5А.

Емкость накопительных конденсаторов (для одного канала) должна составлять 4700-6800мкФ в каждом плече, а их напряжение не менее 35В.

Налаживание усилителя

Наладка производится путем подбора резисторов R7 и R8 до достижения на базах VT1 и VT2 напряжения постоянного тока в диапазоне 0.4-0.5В. В моем случае подбирать ничего не пришлось, все в допуске. Одним щупом касаемся средней точки (GND), вторым щупом базы VT1, а потом базы VT2.

Если сборка производилась по схеме из журнала, с применением советского ОУ, то далее вращением ротора подстроечного резистора R5 добиваемся нулевого напряжения на выходе усилителя. Для TL071 данная операция не выполняется, так как ею на выходе обеспечивается нулевое напряжение.

После прогрева усилителя рекомендуется повторить его наладку.

После наладки я нагрузил усилитель резистором с сопротивлением 4Ома.

На вход подал синусоидальный сигнал с частотой 1кГц. На экране моего осциллографа С1-94 искажений в виде «ступеньки» на выходе усилителя я не увидел.

Печатная плата (разводка от AKA KASYAN) СКАЧАТЬ

Похожие статьи

D718 B688 Мощный усилитель DIY Самодельный

Я показываю в этом видео, как создать мощный бас-усилитель мощностью 100 Вт на моно класс А-В с использованием транзисторов d718 b688 и 2n3904. Сочетание мощного усилителя d718 b688 широко используется для высокого усиления. Вы должны использовать транзисторную изоляцию (Mica) для предотвращения прикосновения к радиатору во избежание короткого замыкания, поскольку оба транзистора используют противоположный ток.

Я выбрал эту схему с очень небольшим количеством компонентов, которые довольно легко собрать для начинающих и студентов.Я настоятельно рекомендую выбрать достаточно большой и толстый радиатор для достаточного рассеивания тепла для безопасности обоих транзисторов. Список компонентов также приведен в конце этой статьи, которую легко найти на местном рынке.

принципиальная схема

Ниже приведена принципиальная схема мощного усилителя D718 B688 с низкими и высокими частотами.

Разработка изображений

от D718 B688 Мощный Усилитель DIY

Шаг №1

Затяните транзисторы D718 и B688 на радиаторе с надлежащей изоляцией (MICA).Убедитесь, что задняя пластина обоих транзисторов не должна касаться радиатора. Соедините стороны плюс и минус двух диодов 1N4007 вместе. Припой один положительный конец правого диода с базы контакт 1 правого транзистора B688. И другой минус левого диода с Base Pin.1 левого транзистора D718. Подключите два резистора по 0,33 Ом / 5 Вт к контактам 3 выводов обоих транзисторов. Соедините другие концы обоих транзисторов вместе.

Шаг № 2

Припой Коллектор 2N3904 Транзистор к Басу B688 и Эмитент 2N3904 Транзистор к Коллектору B688.Также припаяйте резистор 100 кОм к базе транзистора 2N3904 и к центральному соединению резистора 0,33 Ом / 5 Вт.

Шаг № 3

Подключите отрицательную сторону конденсатора 4,7 мкФ к базе транзистора 2N3904.

Шаг № 4

Припой отрицательного конца конденсатора 2200 мкФ / 50 В к центральному соединению двух резисторов по 0,33 Ом. Также припаяйте один конец резистора 1k к основанию D718, а другой конец — к положительной стороне конденсатора 2200 мкФ / 50В.

Шаг № 5

Я не показал здесь работу схемы низких частот. Для более подробной информации, чтобы увидеть высокие частоты басов [Нажмите здесь]. Подключите положительный контакт конденсатора 4,7 мкФ к центральному контакту 2 регулятора громкости.

Шаг № 6

Возьмите один резистор 0,47 Ом / 5 Вт, а также 0,6 мм медный эмалированный провод. Оберните вокруг резистора 12 раз и припаяйте оба конца с обоих концов резистора.

Шаг № 7

Теперь припаяйте один конец катушки резистора к контакту коллектора.2 из транзистора D718. Присоедините красный положительный провод источника питания к центральному контакту Коллектор транзистора D718 и черный отрицательный провод источника питания к центральному контакту Коллектор транзистора B688.

Шаг № 8

Пришло время подключить 3,5-мм мобильный разъем. Припаяйте оба левых и правых выходных аудиосигнала к контакту 1 контроллера низких частот и провод заземления к контакту 3 контроллера громкости. Также присоедините контакт 3 коллектора контроллера громкости, центральный контакт которого является транзистором B688, который заземлен.

Шаг № 9

Подключите положительный динамик к пустому концу катушки резистора. Спикер негатив будет идти на землю.

Подсоедините контактный разъем к мобильному телефону. Включите источник питания, играйте музыку с мобильного и наслаждайтесь. Большое спасибо за посещение этого сайта.

Список компонентов

используется в D718 B688 Мощный усилитель

• Транзистор D718 x 1
• Транзистор B688 x 1
• Транзистор 2N3904 x 1
• 1N4007 Диод x 2
• Конденсатор 2200 мкФ x 1
• 4.Конденсатор 7 мкФ x 1
• 104 Конденсатор x 4
• Резистор 0,33 Ом x 2
• Резистор 1 кОм x 3
• Резистор 2,2 кОм x 2
• Резистор 100 кОм 1
• Потенциометр х 3
• Радиатор х 1
• Гнездо блока питания (приобретается дополнительно)
• 3,5-миллиметровое мобильное гнездо (приобретается дополнительно)
• Блок питания 12 В
• Динамик 4 Ом

(посетил 2,882 раза, 3 посещения сегодня)

,