Viele Menschen kennen die Situation, wenn ein Gerät Ton abspielt, aber nicht so laut, wie wir es gerne hätten. Was zu tun ist? Sie können andere Tonwiedergabegeräte oder einen Audiofrequenz-Leistungsverstärker (im Folgenden UMZCH) kaufen. Außerdem kann der Verstärker von Hand zusammengebaut werden.
Dazu braucht man nur Grundkenntnisse der Elektronik, wie z. B. die Fähigkeit Emitter, Basis und Kollektor bei einem Bipolartransistor zu unterscheiden, Drain, Source, Gate im Feld, sowie weitere elementare Aspekte.
Im Folgenden werden die wichtigsten Parameter von Audio-Leistungsverstärkern beschrieben, die verbessert werden sollten, um eine höhere Verstärkung zu erzielen, sowie die einfachsten Sch altkreise dieser Geräte, die auf verschiedenen Grundkomponenten wie Vakuumröhren, Transistoren, Operationsverstärker und integrierte Sch altkreise.
Darüber hinaus wird der Artikel ein hochwertiges UMZCH-Schema betrachten. Seine Zusammensetzung, Parameter sowie Designmerkmale werden beeinflusst. Das UMZCH-Suchow-System wird ebenfalls berücksichtigt.
UMZCH-Parameter
Der wichtigste Parameter des VerstärkersLeistung - Verstärkungsfaktor. Sie stellt das Verhältnis des Ausgangssignals zum Eingangssignal dar und ist in drei separate Parameter unterteilt:
- Aktuelle Verstärkung. KI=Iout / Iin.
- Spannungsverstärkung. KU=Uout / Uin.
- Leistungsgewinn. KP=Pout / Pin.
Im Fall von UMZCH ist es sinnvoller, die Leistungsverstärkung zu berücksichtigen, da dieser Parameter eine Verstärkung erfordert, obwohl es dumm ist zu leugnen, dass der Leistungswert - sowohl Eingang als auch Ausgang - vom Strom abhängt und Spannungswerte.
Verstärker haben natürlich noch andere Parameter wie den Klirrfaktor des verstärkten Signals, aber die sind im Vergleich zur Verstärkung nicht so wichtig.
Vergiss nicht, dass es keine perfekten Geräte gibt. Es gibt keinen UMZCH mit großem Gewinn, ohne andere Nachteile. Man muss immer einige Parameter zugunsten anderer opfern.
UMZCH über Elektrovakuumgeräte
Elektrovakuumgeräte sind Geräte, die in ihrer Konstruktion einen Kolben enth alten, in dem entweder ein Vakuum oder ein bestimmtes Gas herrscht, sowie mindestens zwei Elektroden - eine Kathode und eine Anode.
In der Flasche können drei, fünf und sogar acht zusätzliche Elektroden sein. Eine Lampe mit zwei Elektroden wird als Diode bezeichnet (nicht zu verwechseln mit einer Halbleiterdiode), mit drei - einer Triode, mit fünf - einer Pentode.
Vakuumröhren-EndstufenSowohl bei normalen Musikliebhabern als auch bei professionellen Musikern sehr hoch angesehen, da Röhren die "sauberste" Verstärkung bieten.
Das liegt unter anderem daran, dass von der Kathode injizierte Elektronen auf ihrem Weg zur Anode auf keinen Widerstand stoßen und das Target unverändert erreichen - sie werden weder in der Dichte noch in der Geschwindigkeit moduliert.
Röhrenverstärker sind die teuersten auf dem Markt. Dies liegt daran, dass Elektrovakuumgeräte im letzten Jahrhundert nicht mehr weit verbreitet waren bzw. ihre Produktion in großen Stückzahlen unrentabel wurde. Dies ist ein Stückprodukt. Aber solche UMZCHs sind definitiv ihr Geld wert: Im Vergleich zu gängigen Analoga, selbst auf integrierten Sch altkreisen, ist der Unterschied deutlich hörbar. Und nicht für Chips.
Röhrenverstärker müssen natürlich nicht selbst zusammengebaut werden, sondern können im Fachhandel erworben werden. Die Kosten für Verstärker auf Vakuumgeräten beginnen bei 50.000 ₽. Sie können relativ billige gebrauchte Optionen finden (sogar bis zu 10.000 ₽), aber sie können von schlechter Qualität sein. Was kosten gute Röhrenamps? Ab 100.000 ₽ Wie viel kosten sehr gute Verstärker? Ab mehreren hunderttausend Rubel.
Es gibt viele UMZCH-Sch altungen für Lampen, dieser Abschnitt wird ein elementares Beispiel betrachten.
Der einfachste Verstärker kann auf einer Triode aufgebaut werden. Es gehört zur Klasse der Single-Cycle-UMZCH-Sch altungen. Bei einer Triode ist die dritte Elektrode ein Steuergitter, das den Anodenstrom regelt. Daran wird eine Wechselspannung angeschlossen, und anhand der Größe und Polarität des Quellsignals können Sie beidesAnodenstrom reduzieren oder erhöhen.
Wenn Sie ein negatives hohes Potential an das Gitter anschließen, werden sich die Elektronen darauf niederlassen und der Strom im Stromkreis wird Null sein. Wird an das Gitter ein positives Potential angelegt, passieren die Elektronen ungehindert von der Kathode zur Anode.
Durch Einstellen des Anodenstroms können Sie den Arbeitspunkt der Triode über die Strom-Spannungs-Kennlinie verändern. Auf diese Weise können Sie die Stärke der Strom- und Spannungsverstärkung (letztendlich die Leistung) dieses Elektrovakuumgeräts einstellen.
Um einen einfachen Triodenverstärker zusammenzubauen, müssen Sie eine variable Stromquelle an das Steuergitter anschließen, Nullpotential an die Kathode anlegen und positiv an die Anode. Ballastwiderstand wird normalerweise mit der Anode verbunden. Die Last sollte zwischen dem Vorsch altgerät und der Anode entfernt werden.
Um die Qualität des verstärkten Signals zu verbessern, können Sie einen Filterkondensator in Reihe oder parallel (je nach Einzelfall) zur Last sch alten, einen Kondensator und einen Widerstand parallel zur Kathode sch alten und Schließen Sie einen einfachen Spannungsteiler aus zwei Widerständen an das Steuergitter an.
Theoretisch kann ein Leistungsverstärker gemäß UMZCH-Sch altungen auf Lampen auf einem Klystron montiert werden. Ein Klystron ist ein Elektrovakuumgerät, ähnlich aufgebaut wie eine Diode, aber mit zwei zusätzlichen Anschlüssen, die dazu dienen, ein Signal ein- und auszugeben. Die Verstärkung in diesem Gerät erfolgt aufgrund der Modulation des Elektronenflusses, der von der Kathode zum Kollektor emittiert wird (analog zur Anode), zuerst in der Geschwindigkeit und dann in der Dichte.
UMZCH auf Bipolartransistoren
Bipolartransistor - Synthese aus zwei Dioden. Es ist entweder ein p-n-p- oder ein n-p-n-Element mit den folgenden Komponenten:
- Emitter;
- Basis;
- Sammler.
Die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit von Transistoren ist im Allgemeinen höher als die von Vakuumgeräten. Es ist kein Geheimnis, dass elektronische Computer zunächst präzise auf Lampen arbeiteten, aber sobald Transistoren auftauchten, verdrängten letztere schnell ihre vorsintflutlichen Konkurrenten und werden bis heute erfolgreich eingesetzt.
Als nächstes wird ein Beispiel für die Verwendung eines n-p-n-Transistors in einer Leistungsverstärkersch altung betrachtet. Es ist wichtig zu beachten, dass Elektronen (n) etwas schneller sind als Löcher (p), bzw. die Leistung von n-p-n- und p-n-p-Transistoren sich nicht zugunsten der letzteren unterscheidet.
Eine weitere wichtige Nuance ist, dass Bipolartransistoren mehrere Sch altkreise haben:
- Gemeinsamer Emitter (am beliebtesten).
- Mit einer gemeinsamen Basis.
- Mit einer gemeinsamen Mannigf altigkeit.
Alle Sch altungen haben unterschiedliche Verstärkungsparameter. Die folgende UMZCH-Sch altung hat eine gemeinsame Emitterverbindung.
Um einen einfachen Verstärker basierend auf einem n-p-n-Transistor zusammenzubauen, müssen Sie eine Wechselspannung an seine Basis, ein positives Potential an den Kollektor und ein negatives Potential an den Emitter anschließen. Und vor der Basis und vor dem Kollektor und vor dem Emitter sollten Begrenzungswiderstände installiert werden. Die Last wird zwischen Kollektorvorsch altgerät und Kollektor selbst abgetragen.
Wie beim ElektrovakuumTriodenverstärker, um die Verstärkungsqualität in dieser Sch altung zu verbessern, können Sie:
- einen Spannungsteiler und einen Siebkondensator vor der Basis einbauen;
- einen parallel zum Emitter gesch alteten Kondensator und Widerstand installieren;
- Sch alten Sie den Filterkondensator zur Last ein, um Rauschen und Interferenzen zu eliminieren.
Schließt man zwei solche Verstärkerstufen in Reihe, dann können sich ihre Verstärkungen miteinander multiplizieren. Dies verkompliziert natürlich das Design des Geräts erheblich, ermöglicht jedoch eine größere Verstärkung. Es wird zwar nicht funktionieren, diese Kaskaden endlos zu sch alten: Je mehr Einzelverstärker in Reihe gesch altet werden, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie in die Sättigung gehen.
Arbeitet der Transistor im Sättigungsmodus, dann kann von verstärkenden Eigenschaften keine Rede sein. Sie können dies anhand der Strom-Spannungs-Kennlinie überprüfen: Der Arbeitspunkt des Transistors liegt im horizontalen Bereich, wenn er im Sättigungsmodus arbeitet.
UMZCH FET
Als nächstes wird die UMZCH-Sch altung auf Transistoren vom MOS-Typ (Metall-Oxid-Halbleiter - die Standardstruktur eines Feldeffekttransistors) gezeigt.
Der Aufbau von Feldeffekttransistoren hat wenig mit Bipolartransistoren gemeinsam. Darüber hinaus ist ihr Funktionsprinzip nicht mit dem Funktionsprinzip von bipolaren Analoga vergleichbar.
Feldeffekttransistoren werden durch ein elektrisches Feld (bipolar - durch Strom) gesteuert. Sie ziehen keinen Strom und sind resistent gegen Gammastrahlung, auch genanntradioaktive Strahlung. Letzteres wird Musikern, die einen Audio-Leistungsverstärker bauen wollen, wahrscheinlich nie zugute kommen, aber in der Industrie wird diese Eigenschaft von Feldeffekttransistoren sehr geschätzt.
Ihr Hauptnachteil ist, dass sie nicht gut mit statischer Elektrizität interagieren. Eine Ladung dieses Ursprungs kann Transistoren dieses Typs sperren. Jede unvorsichtige Berührung des Kontakts des Elements mit dem Finger kann den Transistor beschädigen.
Diese Merkmale sollten bei der Montage von Leistungsverstärkern auf diesen elektronischen Bauteilen berücksichtigt werden.
Wie baut man eine UMZCH-Sch altung mit eigenen Händen auf einem Feldeffekttransistor zusammen? Es genügt, den weiteren Anweisungen zu folgen.
Eine einfache UMZCH-Sch altung auf einem Feldeffekttransistor kann unter Verwendung eines p-n-Übergangs-Feldeffekttransistors mit einem n-Kanal aufgebaut werden. Das Design ähnelt dem, das beim Zusammenbau eines Verstärkers auf einem Bipolartransistor beschrieben wurde, nur das Gate ersetzte die Basis, den Kollektor - den Drain, den Emitter - die Source.
UMZCH an einem Operationsverstärker
Ein Operationsverstärker (im Folgenden OU) ist ein elektronisches Bauteil, das zwei Eingänge - invertierend (ändert die Phase des Signals um 180 Grad) und nicht invertierend (ändert die Phase des Signals nicht) - sowie hat ein Ausgang und ein Kontaktpaar für die Stromversorgung. Es hat eine niedrige Nullpunkt-Offsetspannung und Eingangsströme. Dieses Gerät hat eine sehr hohe Verstärkung.
OU kann in zwei Modi arbeiten:
- im Amp-Modus;
- im ModusGenerator.
Damit der Operationsverstärker im Verstärkungsmodus arbeitet, muss eine Gegenkopplungssch altung daran angeschlossen werden. Es ist ein Widerstand, der mit einem Ausgang mit dem Ausgang des Operationsverstärkers und mit dem anderen mit dem invertierenden Eingang verbunden ist.
Wenn Sie dieselbe Sch altung an einen nicht invertierenden Eingang anschließen, erh alten Sie eine positive Rückkopplungssch altung und der Operationsverstärker beginnt, als Signalgenerator zu arbeiten.
Es gibt verschiedene Arten von Verstärkern, die auf dem Operationsverstärker montiert sind:
- Invertieren - verstärkt das Signal und ändert seine Phase um 180 Grad. Um einen invertierenden Verstärker an einen Operationsverstärker zu bekommen, müssen Sie den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers erden und ein Signal an den invertierenden Eingang anlegen, das verstärkt werden muss. In diesem Fall dürfen wir den Gegenkopplungskreis nicht vergessen.
- Non-inverting - verstärkt das Signal, ohne seine Phase zu ändern. Um einen nichtinvertierenden Verstärker zusammenzubauen, müssen Sie eine Gegenkopplungssch altung an den Operationsverstärker anschließen, den invertierenden Eingang erden und ein Signal an den nichtinvertierenden Pin des Operationsverstärkers anlegen.
- Differential - verstärkt differentielle Signale (Signale, die sich in Phase unterscheiden, aber in Amplitude und Frequenz gleich sind). Um einen Differenzverstärker zu erh alten, müssen Sie Begrenzungswiderstände an die Eingänge des Operationsverstärkers anschließen, die negative Rückkopplungssch altung nicht vergessen und zwei Signale an die Eingangskontakte anlegen: Ein Signal mit positiver Polarität muss an ein nicht invertierendes Signal angelegt werden Eingang, ein negatives Signal zu einem invertierenden.
- Measuring - eine modifizierte Version des Differenzverstärkers. Ein Instrumentenverstärker erfüllt nur die gleiche Funktion wie ein Differenzverstärkerhat die Fähigkeit, die Verstärkung mit einem Potentiometer einzustellen, das die Eingänge von zwei Operationsverstärkern verbindet. Das Design eines solchen Verstärkers ist viel komplizierter und umfasst nicht einen, sondern drei Operationsverstärker.
Wie schwierig ist es, mit Operationsverstärkern zu arbeiten? Für Operationsverstärkersch altungen kann es manchmal schwierig sein, geeignete Komponenten wie Widerstände und Kondensatoren zu finden, da eine sorgfältige Abstimmung der Elemente nicht nur in Nennwerten, sondern auch in Materialien erforderlich ist.
UMZCH über integrierte Sch altkreise
Integrierte Sch altkreise sind Geräte, die speziell für eine bestimmte Aufgabe entwickelt wurden. Im Fall von UMZCH ersetzt eine kleine Mikrosch altung eine große Kaskade von Transistoren, Operationsverstärkern oder Vakuumgeräten.
Aktuell sind TDA-Chips mit unterschiedlichen Seriennummern wie TDA7057Q oder TDA2030 sehr beliebt. Es gibt eine große Anzahl von UMZCH-Sch altungen auf Mikrosch altungen.
In ihrer Zusammensetzung haben sie eine große Anzahl von Widerständen, Kondensatoren und Operationsverstärkern, die in einem sehr kleinen Gehäuse untergebracht sind, dessen Größe 1 oder 2 Rubel nicht überschreitet.
Gest altung UMZCH
Vor dem Kauf der erforderlichen Teile und dem Ätzen der Leiter auf der Textolite-Platine müssen die Werte der Widerstände und Kondensatoren geklärt und die gewünschten Modelle von Transistoren, Operationsverstärkern oder integrierten Sch altkreisen ausgewählt werden.
Dies kann auf einem Computer mit spezieller Software wie NI Multisim erfolgen. BEIDieses Programm hat eine große Datenbank elektronischer Komponenten zusammengestellt. Mit seiner Hilfe können Sie den Betrieb beliebiger elektronischer Geräte simulieren, auch unter Berücksichtigung von Fehlern, Sch altungen auf Funktionsfähigkeit prüfen.
Mit Hilfe einer solchen Software ist es besonders komfortabel, leistungsstarke UMZCH-Sch altungen zu testen.
200W Transistor-Stereo-Verstärkersch altung
Das in diesem Abschnitt betrachtete Schema ist viel komplizierter als die oben beschriebenen. Aber seine Verstärkungseigenschaften sind besser als die von Designs, die auf bipolaren Feldeffekttransistoren sowie Operationsverstärkern und integrierten Sch altkreisen basieren, die bereits in dem Artikel zitiert wurden.
Dieses Produkt enthält die folgenden Artikel:
- Widerstände.
- Kondensatoren (sowohl polar als auch unpolar).
- Dioden.
- Zenerdiode.
- Sicherungen.
- Bipolartransistoren vom N-p-n-Typ.
- P-n-p-Bipolartransistoren.
- P-Kanal-IGFETs.
- Insulated Gate FET mit n-Kanal.
Parameter dieser Endstufe:
- PNennleistung=200W (pro Kanal).
- UEndstufenleistung=50V (geringe Abweichung erlaubt).
- IEndstufenruhe=200 mA.
- IRest eines Ausgangstransistors=50 mA.
- UEmpfindlichkeit=0,75 V.
Alle Hauptteile dieses Geräts (Transformator, SystemKühlung in Form von Radiatoren und der Platine selbst) befinden sich auf einem eloxierten Chassis aus Duraluminiumblech mit einer Dicke von 5 mm. Die Frontplatte des Geräts und die Lautstärkeregler bestehen aus demselben Material.
Ein Transformator mit zwei Wicklungen von 35 V kann fertig gekauft werden. Es ist wünschenswert, einen Kern in Ringform zu wählen (seine Leistung wurde in dieser Sch altung verifiziert), und die Leistung sollte 300 W betragen.
Die Stromversorgung für den Stromkreis muss ebenfalls gemäß dem UMZCH-Stromkreis selbst zusammengestellt werden. Um es zu bauen, benötigen Sie eine Sicherung, einen Transformator, eine Diodenbrücke sowie vier polare Kondensatoren.
Die UMZCH-Stromversorgungssch altung ist im selben Abschnitt angegeben.
Drei einfache Wahrheiten, an die Sie denken sollten, wenn Sie einen elektrischen Sch altkreis zusammenbauen:
- Beachten Sie unbedingt die Polarität von Polarkondensatoren. Wenn Sie Plus und Minus in einer kleinen Verstärkersch altung verwechseln, passiert nichts Schlimmes, die UMZCH-Sch altung funktioniert einfach nicht, aber gerade wegen eines auf den ersten Blick unbedeutenden Fehlers fielen Raketen mit Ausrüstung und Besatzung an Bord.
- Achten Sie unbedingt auf die Polarität der Dioden: Auch die Kathode mit der Anode darf nicht vertauscht werden. Für eine Zenerdiode gilt diese Regel auch.
- Die Hauptsache ist, dass Sie Teile nur dort löten müssen, wo sich auf dem Diagramm ein Kontaktpunkt befindet. Die meisten fehlerhaften Stromkreise funktionieren gerade deshalb nicht, weil der Installateur die Teile nicht gelötet oder dort gelötet hat, wo sie nicht benötigt werden.
Ist dieses Schema in einem der besten UMZCH-Schemata enth alten? Vielleicht. Alles ist von … abhängigWünsche des Verbrauchers.
Der Plan von Suchow
Wenn die vorherige Leistungsverstärkersch altung unabhängig zusammengebaut werden kann, weil sie relativ wenige Elemente enthält, dann ist es besser, die Sukhov-Verstärkersch altung nicht manuell zusammenzubauen. Wieso den? Aufgrund der großen Anzahl von Elementen und Verbindungen besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Fehler gemacht wird, wodurch alle erheblichen Arbeitsschritte erneut ausgeführt werden müssen.
Eigentlich ist es falsch, das in diesem Abschnitt beschriebene Schema Sukhovs Schema zu nennen. Dies ist ein High-Fidelity-UMZCH des VVS-2011-Modells (ein schematisches Diagramm des UMZCH dieses Typs ist in diesem Abschnitt angegeben). In seiner Zusammensetzung enthält es keine Feldeffekttransistoren, aber es enthält:
- Zenerdioden.
- Nichtlineare Widerstände.
- Reguläre Widerstände.
- Polare und unpolare Kondensatoren.
- Dioden.
- Bipolartransistoren beider Typen.
- Operationsverstärker.
- Gas.
Möglichkeiten dieser Einbindung:
- P=150W bei RLast=8 Ohm.
- Linearität: 0,0002 bis 0,0003% bei 20kHz, P=100W und RLast=4 Ohm.
- Unterstützung für konstantes U=0 V.
- Verfügbare AC-Kabelwiderstandskompensation.
- Stromschutz vorhanden.
- Vorhandensein des Schutzes der UMZCH-Sch altung von UAusgang=const.
- Verfügbarkeit von Sanftanlauf.
Diese Sch altung ist industriell aufgebaut und passt auf eine kleine Platine. Die Anordnung der Leiter und die Lage der Elemente finden Sie im Internet,wo diese Materialien frei verfügbar sind.
Schemata der Sukhov-Reihe sind eines der besten UMZCH-Schemata.
Ergebnis
Ein Schallleistungsverstärker ist sowohl bei professionellen Musikern als auch bei normalen Musikliebhabern ein sehr beliebtes Gerät. UMZCH werden sowohl auf der Basis von Vakuumgeräten und Transistoren als auch auf der Basis von Operationsverstärkern und integrierten Sch altkreisen ausgeführt.
Solche Geräte können in Fachgeschäften gekauft oder selbst hergestellt werden. Preislich sind Röhrenverstärker am teuersten und integrierte Sch altungen am billigsten.
UMZCH-Röhrensch altungen haben eine höhere Verstärkungsqualität als integrierte oder Transistor-UMZCH-Sch altungen. Aus diesem Grund sind die Menschen bereit, solche Geräte für 50.000 ₽, 100.000 ₽ und 450.000 ₽ zu kaufen.
Beachten Sie beim Selbstbau von Verstärkern folgende Regeln:
- Es ist strengstens verboten, die Polaritäten von Dioden, Zenerdioden und anderen Anoden-Kathoden-Geräten sowie Polarkondensatoren zu verwechseln. Dies ist mit der Tatsache behaftet, dass die daraus zusammengesetzte UMZCH-Sch altung nicht funktioniert.
- Beim Zusammenbau der Sch altung müssen Sie die Teile dort verlöten, wo sich auf der Zeichnung ein Kontaktpunkt befindet. Klingt nach der offensichtlichen Regel. Das stimmt, aber viele Installateure vergessen es.
Wenn Sie alle oben gegebenen Empfehlungen anwenden, können Sie selbst einen guten Schallleistungsverstärker nach der UMZCH-Sch altung aus Transistoren oder anderen Elementen zusammenbauen.
