Nhiều người đã quen với tình trạng thiết bị phát âm thanh nhưng không phát ra âm thanh lớn như chúng ta mong muốn. Để làm gì? Bạn có thể mua thiết bị tái tạo âm thanh khác hoặc bạn có thể mua bộ khuếch đại công suất tần số âm thanh (sau đây gọi là UMZCH). Hơn nữa, bộ khuếch đại có thể được lắp ráp bằng tay.
Để làm được điều này, bạn chỉ cần có kiến thức cơ bản về điện tử, chẳng hạn như khả năng phân biệt giữa cực phát, đế và thu trong bóng bán dẫn lưỡng cực, cống, nguồn, cổng tại hiện trường, cũng như các khía cạnh cơ bản khác.
Sau đây sẽ mô tả các thông số quan trọng nhất của bộ khuếch đại công suất âm thanh cần được cải thiện để đạt được độ lợi lớn hơn, cũng như các mạch đơn giản nhất của các thiết bị này, được lắp ráp trên các thành phần cơ bản khác nhau như ống chân không, bóng bán dẫn, bộ khuếch đại hoạt động và mạch tích hợp.
Ngoài ra, bài viết sẽ xem xét một chương trình UMZCH chất lượng cao. Thành phần, thông số cũng như tính năng thiết kế của nó sẽ bị ảnh hưởng. Kế hoạch UMZCH Sukhov cũng sẽ được xem xét.
Thông sốUMZCH
Thông số quan trọng nhất của bộ khuếch đạicông suất - hệ số khuếch đại. Nó đại diện cho tỷ lệ của tín hiệu đầu ra với tín hiệu đầu vào và được chia thành ba tham số riêng biệt:
- Mức tăng hiện tại. KI=Iout/ Itrong.
- Tăng điện áp. KƯ=Ưra/ Ưtrong.
- Tăng lực. KP=Pout/ Ptrong.
Trong trường hợp của UMZCH, sẽ hợp lý hơn khi xem xét mức tăng công suất, vì thông số này yêu cầu khuếch đại, mặc dù thật ngu ngốc khi phủ nhận rằng giá trị công suất - cả đầu vào và đầu ra - phụ thuộc vào dòng điện và các giá trị điện áp.
Tất nhiên, bộ khuếch đại có các thông số khác như hệ số méo của tín hiệu khuếch đại, nhưng chúng không quá quan trọng so với độ lợi.
Đừng quên rằng không có thiết bị nào hoàn hảo. Không có UMZCH nào thu được lợi nhuận lớn, không có các nhược điểm khác. Bạn luôn phải hy sinh một số thông số vì lợi ích của người khác.
UMZCH trên thiết bị điện chân không
Thiết bị hút chân không là thiết bị chứa trong thiết kế của chúng một bình trong đó có chân không hoặc một loại khí nhất định, cũng như ít nhất hai điện cực - một cực âm và một cực dương.
Bên trong bình có thể có ba, năm, và thậm chí tám điện cực bổ sung. Một bóng đèn có hai điện cực được gọi là điốt (đừng nhầm với điốt bán dẫn), với ba - một triode, với năm - một pentode.
Bộ khuếch đại công suất ống chân khôngrất được đánh giá cao giữa những người yêu âm nhạc bình thường và các nhạc sĩ chuyên nghiệp, bởi vì các ống này cung cấp khả năng khuếch đại "sạch nhất".
Điều này một phần là do các electron được tiêm vào từ catốt không gặp phải điện trở nào trên đường đến anốt và đến mục tiêu ở trạng thái không thay đổi - chúng không bị điều biến về mật độ hoặc tốc độ.
Bộ khuếch đại ống là đắt nhất trong số tất cả các bộ khuếch đại trên thị trường. Điều này là do các thiết bị điện chân không không còn được sử dụng rộng rãi trong thế kỷ trước, do đó việc sản xuất chúng với số lượng lớn trở nên không có lãi. Đây là một sản phẩm mảnh. Nhưng những chiếc UMZCH như vậy chắc chắn đáng giá tiền của chúng: so với các thiết bị tương tự phổ biến, ngay cả trên các mạch tích hợp, sự khác biệt rõ ràng là có thể nghe thấy. Và không ủng hộ khoai tây chiên.
Tất nhiên, không nhất thiết phải tự lắp ráp ampli đèn, bạn có thể mua chúng ở các cửa hàng chuyên doanh. Chi phí của bộ khuếch đại trên các thiết bị chân không bắt đầu từ ₽50.000. Bạn có thể tìm thấy các tùy chọn đã qua sử dụng tương đối rẻ (thậm chí lên đến 10.000), nhưng chúng có thể có chất lượng kém. Amps ống tốt giá bao nhiêu? Từ ₽100.000. Bộ khuếch đại rất tốt có giá bao nhiêu? Từ vài trăm nghìn rúp.
Có rất nhiều mạch UMZCH trên đèn, phần này sẽ xem xét một ví dụ cơ bản.
Bộ khuếch đại đơn giản nhất có thể được lắp ráp trên một triode. Nó thuộc về lớp mạch UMZCH một chu kỳ. Trong một triode, điện cực thứ ba là một lưới điều khiển để điều chỉnh dòng điện cực dương. Một điện áp xoay chiều được kết nối với nó và sử dụng cường độ và cực tính của tín hiệu nguồn, bạn có thểgiảm hoặc tăng dòng điện cực dương.
Nếu bạn nối một điện thế cao âm vào lưới điện, thì các điện tử sẽ định cư trên nó và dòng điện trong mạch sẽ bằng không. Nếu một điện thế dương được đặt vào lưới điện, thì các electron từ cực âm đến cực dương sẽ đi qua không bị cản trở.
Bằng cách điều chỉnh dòng anốt, bạn có thể thay đổi điểm hoạt động của triode trên đặc tính điện áp dòng điện. Điều này cho phép bạn điều chỉnh mức độ khuếch đại của dòng điện và điện áp (cuối cùng - công suất) của thiết bị điện chân không này.
Để lắp ráp một bộ khuếch đại triode đơn giản, bạn cần kết nối một nguồn điện biến đổi với lưới điều khiển, đặt điện thế bằng không vào cực âm, cực dương với cực dương. Điện trở chấn lưu thường được nối với cực dương. Tải nên được loại bỏ giữa chấn lưu và cực dương.
Để nâng cao chất lượng tín hiệu khuếch đại, bạn có thể mắc nối tiếp tụ lọc hoặc song song (tùy từng trường hợp cụ thể) với tải, nối tụ điện và điện trở mắc song song với cực âm, và kết nối một bộ phân áp đơn giản của hai điện trở vào lưới điều khiển.
Về mặt lý thuyết, bộ khuếch đại công suất có thể được lắp ráp trên klystron theo mạch UMZCH trên đèn. Klystron là một thiết bị điện chân không, có thiết kế tương tự như một diode, nhưng có thêm hai thiết bị đầu cuối dùng để đầu vào và đầu ra tín hiệu. Khuếch đại trong thiết bị này xảy ra do sự điều biến dòng electron phát ra từ catốt về phía bộ thu (tương tự với cực dương), trước tiên là tốc độ và sau đó là mật độ.
UMZCH trên bóng bán dẫn lưỡng cực
Bóng bán dẫn lưỡng cực - tổng hợp của hai điốt. Nó là một phần tử p-n-p hoặc n-p-n với các thành phần sau:
- phát;
- đế;
- thu.
Tốc độ và độ tin cậy của bóng bán dẫn thường cao hơn so với thiết bị chân không. Không có gì bí mật khi ban đầu máy tính điện tử hoạt động chính xác trên đèn, nhưng ngay sau khi bóng bán dẫn xuất hiện, bóng bán dẫn nhanh chóng thay thế các đối thủ cạnh tranh trước đây của họ và được sử dụng thành công cho đến ngày nay.
Tiếp theo, một ví dụ về việc sử dụng bóng bán dẫn n-p-n trong mạch khuếch đại công suất sẽ được xem xét. Điều quan trọng cần lưu ý là các electron (n) nhanh hơn một chút so với các lỗ trống (p), tương ứng, hiệu suất của các bóng bán dẫn n-p-n và p-n-p khác nhau không có lợi cho các bóng bán dẫn thứ hai.
Một sắc thái quan trọng khác là bóng bán dẫn lưỡng cực có một số mạch chuyển đổi:
- Bộ phát thông dụng (phổ biến nhất).
- Với một cơ sở chung.
- Với một ống góp chung.
Tất cả các mạch đều có các thông số khuếch đại khác nhau. Mạch UMZCH sau đây có kết nối bộ phát chung.
Để lắp ráp bộ khuếch đại đơn giản dựa trên bóng bán dẫn n-p-n, bạn cần kết nối điện áp xoay chiều với đế của nó, điện thế dương với bộ thu và điện thế âm với bộ phát. Và ở phía trước của đế, và phía trước của bộ thu và phía trước của bộ phát, nên lắp đặt các điện trở hạn chế. Tải trọng được loại bỏ giữa chấn lưu của bộ thu và chính bộ thu.
Như trong trường hợp chân không điệnbộ khuếch đại triode, để cải thiện chất lượng khuếch đại trong mạch này, bạn có thể:
- lắp bộ phân áp và tụ lọc phía trước đế;
- lắp tụ điện và điện trở kết nối song song với bộ phát;
- bật tụ lọc vào tải để khử nhiễu và nhiễu.
Nếu hai tầng khuếch đại như vậy được kết nối nối tiếp, thì lợi ích của chúng có thể được nhân với nhau. Tất nhiên, điều này làm phức tạp đáng kể thiết kế của thiết bị, nhưng nó sẽ cho phép đạt được độ khuếch đại lớn hơn. Đúng vậy, việc kết nối các tầng này vô thời hạn sẽ không hoạt động: càng nhiều bộ khuếch đại đơn được kết nối thành chuỗi thì khả năng chúng đi vào trạng thái bão hòa càng lớn.
Nếu bóng bán dẫn hoạt động ở chế độ bão hòa, thì không thể nói về bất kỳ đặc tính khuếch đại nào. Bạn có thể xác minh điều này bằng cách nhìn vào đặc tính điện áp hiện tại: điểm hoạt động của bóng bán dẫn nằm ở phần nằm ngang nếu nó hoạt động ở chế độ bão hòa.
UMZCH FET
Tiếp theo, mạch UMZCH trên bóng bán dẫn loại MOS (kim loại-oxit-bán dẫn - cấu trúc tiêu chuẩn của bóng bán dẫn hiệu ứng trường) sẽ được hiển thị.
Cấu trúc của bóng bán dẫn hiệu ứng trường có rất ít điểm chung với bóng bán dẫn lưỡng cực. Hơn nữa, nguyên tắc hoạt động của chúng không giống với nguyên tắc hoạt động của các chất tương tự lưỡng cực.
Bóng bán dẫn hiệu ứng trường được điều khiển bởi điện trường (lưỡng cực - bằng dòng điện). Chúng không tạo ra dòng điện và có khả năng chống lại bức xạ gamma, còn được gọi làbức xạ phóng xạ. Thực tế thứ hai dường như không bao giờ có ích cho các nhạc sĩ muốn chế tạo bộ khuếch đại công suất âm thanh, nhưng trong ngành, tính năng này của bóng bán dẫn hiệu ứng trường rất được đánh giá cao.
Nhược điểm chính của chúng là chúng không tương tác tốt với tĩnh điện. Điện tích có nguồn gốc tự nhiên này có thể vô hiệu hóa các bóng bán dẫn loại này. Bất kỳ ngón tay bất cẩn nào chạm vào phần tiếp xúc của phần tử có thể làm hỏng bóng bán dẫn.
Những tính năng này cần được tính đến khi lắp ráp bộ khuếch đại công suất trên các linh kiện điện tử này.
Làm thế nào để lắp ráp mạch UMZCH trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường bằng tay của chính bạn? Chỉ cần làm theo các hướng dẫn thêm là đủ.
Một mạch UMZCH đơn giản trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường có thể được lắp ráp bằng bóng bán dẫn hiệu ứng trường tiếp giáp p-n với kênh loại n. Thiết kế tương tự như mô tả khi lắp ráp bộ khuếch đại trên bóng bán dẫn lưỡng cực, chỉ có cổng thay thế cho chân đế, bộ thu - bộ thoát, bộ phát - nguồn.
UMZCH trên bộ khuếch đại hoạt động
Bộ khuếch đại hoạt động (sau đây gọi là OU) là một thành phần điện tử có hai đầu vào - đảo ngược (thay đổi tín hiệu theo pha 180 độ) và không đảo (không thay đổi pha của tín hiệu) - cũng như một đầu ra và một cặp tiếp điểm để cung cấp điện. Nó có điện áp bù bằng 0 thấp và dòng đầu vào. Đơn vị này có mức tăng rất cao.
OU có thể hoạt động ở hai chế độ:
- ở chế độ amp;
- ở chế độmáy phát điện.
Để op-amp hoạt động ở chế độ khuếch đại, cần phải kết nối mạch phản hồi âm với nó. Nó là một điện trở, được kết nối với một đầu ra với đầu ra của op-amp và đầu kia - với đầu vào đảo ngược.
Nếu bạn kết nối cùng một mạch với đầu vào không đảo, bạn sẽ nhận được mạch phản hồi tích cực và op-amp sẽ bắt đầu hoạt động như một bộ tạo tín hiệu.
Có một số loại bộ khuếch đại được lắp ráp trên op-amp:
- Đảo ngược - khuếch đại tín hiệu và thay đổi pha của nó 180 độ. Để có bộ khuếch đại đảo trên op-amp, bạn cần nối đất đầu vào không đảo của op-amp và áp dụng tín hiệu cho đầu vào đảo cần được khuếch đại. Trong trường hợp này, chúng ta không được quên về mạch phản hồi âm.
- Không đảo ngược - khuếch đại tín hiệu mà không thay đổi pha của nó. Để lắp ráp bộ khuếch đại không đảo, bạn cần kết nối mạch phản hồi âm với op-amp, nối đất đầu vào đảo ngược và áp dụng tín hiệu vào chân không đảo của op-amp.
- Differential - khuếch đại tín hiệu vi sai (tín hiệu khác pha nhưng giống nhau về biên độ và tần số). Để có bộ khuếch đại vi sai, bạn cần kết nối điện trở hạn chế với đầu vào của op-amp, đừng quên mạch phản hồi âm và áp dụng hai tín hiệu cho các tiếp điểm đầu vào: tín hiệu phân cực dương phải được áp dụng cho không đảo đầu vào, tín hiệu âm cho tín hiệu đảo ngược.
- Đo - một phiên bản sửa đổi của bộ khuếch đại vi sai. Một bộ khuếch đại thiết bị thực hiện chức năng tương tự như một bộ khuếch đại vi sai, chỉcó khả năng điều chỉnh độ lợi bằng cách sử dụng một chiết áp kết nối đầu vào của hai op-amps. Thiết kế của một bộ khuếch đại như vậy phức tạp hơn nhiều và không bao gồm một, mà bao gồm ba bộ khuếch đại op-a.
Làm việc với bộ khuếch đại hoạt động khó khăn như thế nào? Đối với các mạch op-amp, đôi khi có thể khó tìm được các thành phần phù hợp như điện trở và tụ điện, vì yêu cầu phải kết hợp cẩn thận các phần tử không chỉ ở giá trị danh nghĩa mà còn ở vật liệu.
UMZCH trên mạch tích hợp
Mạch tích hợp là thiết bị được thiết kế đặc biệt để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể. Trong trường hợp của UMZCH, một vi mạch nhỏ thay thế một loạt các bóng bán dẫn, bộ khuếch đại hoạt động hoặc thiết bị chân không.
Hiện tại, chip TDA với các số sê-ri khác nhau, chẳng hạn như TDA7057Q hoặc TDA2030, rất phổ biến. Có rất nhiều mạch UMZCH trên vi mạch.
Trong thành phần của chúng, chúng có một số lượng lớn điện trở, tụ điện và bộ khuếch đại hoạt động, được trang bị trong một hộp đựng rất nhỏ, kích thước của chúng không vượt quá 1 hoặc 2 đồng rúp.
Thiết kế UMZCH
Trước khi mua các bộ phận cần thiết và khắc các dây dẫn lên bảng textolite, cần phải làm rõ các giá trị của điện trở và tụ điện, cũng như chọn các mẫu bóng bán dẫn, bộ khuếch đại hoạt động hoặc mạch tích hợp mong muốn.
Điều này có thể được thực hiện trên máy tính bằng phần mềm chuyên dụng như NI Multisim. TẠIChương trình này đã thu thập một cơ sở dữ liệu lớn về các thành phần điện tử. Với sự trợ giúp của nó, bạn có thể mô phỏng hoạt động của bất kỳ thiết bị điện tử nào, thậm chí tính đến lỗi, kiểm tra khả năng hoạt động của mạch.
Với sự trợ giúp của phần mềm như vậy, việc kiểm tra các mạch UMZCH mạnh mẽ trở nên đặc biệt thuận tiện.
Mạch khuếch đại âm thanh nổi bóng bán dẫn 200W
Sơ đồ được xem xét trong phần này phức tạp hơn nhiều so với những sơ đồ được mô tả ở trên. Nhưng đặc tính khuếch đại của nó tốt hơn so với các thiết kế dựa trên bóng bán dẫn lưỡng cực, hiệu ứng trường, cũng như bộ khuếch đại hoạt động và mạch tích hợp, đã được trích dẫn trong bài báo.
Sản phẩm này bao gồm các mặt hàng sau:
- Điện trở.
- Tụ điện (cả cực và không cực).
- Điốt.
- Điốt Zener.
- Cầu chì.
- Bóng bán dẫn lưỡng cực loại n-p-n.
- Bóng bán dẫn lưỡng cựcp-n-p.
- IGFET kênh P.
- Cổng cách điện FET với kênh n.
Thông số của bộ khuếch đại công suất này:
- Pcông suất định mức=200W (mỗi kênh).
- Ucông suất giai đoạn đầu ra=50V (cho phép biến thiên nhỏ).
- Iphần còn lại của giai đoạn đầu ra=200 mA.
- Iphần còn lại của một bóng bán dẫn đầu ra=50 mA.
- Ưđộ nhạy=0,75 V.
Tất cả các bộ phận chính của thiết bị này (máy biến áp, hệ thốnglàm mát dưới dạng bộ tản nhiệt và bản thân bo mạch) được đặt trên một khung anốt làm bằng tấm duralumin, độ dày của nó là 5 mm. Mặt trước của thiết bị và các núm điều chỉnh âm lượng được làm bằng cùng một chất liệu.
Có thể mua máy biến áp có hai cuộn dây 35 V được làm sẵn. Bạn nên chọn một lõi có dạng hình xuyến (hiệu suất của nó đã được xác minh trong mạch này) và công suất phải là 300 W.
Nguồn cung cấp cho mạch cũng sẽ phải được lắp ráp độc lập theo mạch nguồn UMZCH. Để xây dựng nó, bạn sẽ cần một cầu chì, một máy biến áp, một cầu diode, cũng như bốn tụ điện cực.
Mạch nguồn UMZCH được cho trong cùng một phần.
Ba sự thật đơn giản cần nhớ khi lắp ráp bất kỳ mạch điện nào:
- Hãy chắc chắn để quan sát cực của tụ điện cực. Nếu bạn nhầm lẫn giữa cộng và trừ trong một mạch khuếch đại nhỏ thì sẽ không có gì khủng khiếp xảy ra, mạch UMZCH chỉ đơn giản là sẽ không hoạt động, nhưng chính vì một lỗi không đáng kể như vậy, thoạt nhìn, tên lửa với thiết bị và phi hành đoàn trên tàu đã rơi.
- Đảm bảo quan sát cực của điốt: cực âm với cực dương cũng không được hoán đổi cho nhau. Đối với diode zener, quy tắc này cũng có liên quan.
- Điều chính là bạn chỉ cần hàn các bộ phận ở nơi có điểm tiếp xúc trên sơ đồ. Hầu hết các mạch điện bị lỗi đều không hoạt động chính xác vì người lắp đặt đã không hàn các bộ phận hoặc hàn chúng ở những nơi không cần thiết.
Sơ đồ này có nằm trong một trong những sơ đồ UMZCH tốt nhất không? Có lẽ. Tất cả phụ thuộc vàomong muốn của người tiêu dùng.
kế hoạch của Sukhov
Nếu mạch khuếch đại công suất trước đây có thể được lắp ráp độc lập, vì nó bao gồm tương đối ít phần tử, thì tốt hơn là không nên lắp ráp mạch khuếch đại Sukhov theo cách thủ công. Tại sao? Do số lượng lớn các yếu tố và kết nối, có khả năng mắc lỗi cao, do đó tất cả các công việc đáng kể sẽ phải được làm lại.
Trên thực tế, việc gọi sơ đồ được đưa ra trong phần này là lược đồ của Sukhov là không chính xác. Đây là UMZCH có độ trung thực cao của mô hình VVS-2011 (một sơ đồ của UMZCH thuộc loại này được đưa ra trong phần này). Trong thành phần của nó, nó không chứa bóng bán dẫn hiệu ứng trường, nhưng nó bao gồm:
- Điốt Zener.
- Điện trở phi tuyến.
- Điện trở thường.
- Tụ điện phân cực và không phân cực.
- Điốt.
- Bóng bán dẫn lưỡng cực của cả hai loại.
- OpAmps.
- bướm ga.
Khả năng bao gồm:
- P=150W tại Rtải=8 ohm.
- Độ tuyến tính: 0,0002 đến 0,0003% ở 20kHz, P=100W và Rtải=4 ohm.
- Hỗ trợ không đổi U=0 V.
- Có sẵn bù điện trở dây AC.
- Sự hiện diện của bảo vệ hiện tại.
- Sự hiện diện của bảo vệ mạch UMZCH khỏi Ulối ra=const.
- Sẵn có khởi động mềm.
Mạch này được lắp ráp ở quy mô công nghiệp và vừa vặn trên một bảng mạch nhỏ. Bố trí của dây dẫn và vị trí của các phần tử có thể được tìm thấy trên Internet,nơi những tài liệu này được cung cấp miễn phí.
Các lược đồ của dòng Sukhov là một trong những lược đồ UMZCH tốt nhất.
Kết quả
Bộ khuếch đại công suất âm thanh là một thiết bị rất phổ biến đối với cả những nhạc sĩ chuyên nghiệp và những người yêu âm nhạc bình thường. UMZCH được thực hiện trên cả cơ sở thiết bị chân không và bóng bán dẫn, cũng như trên cơ sở bộ khuếch đại hoạt động, mạch tích hợp.
Những thiết bị như vậy có thể được mua tại các cửa hàng chuyên dụng hoặc bạn có thể tự làm. Về giá cả, ampli đèn là đắt nhất và mạch tích hợp là rẻ nhất.
Các mạch ốngUMZCH có chất lượng khuếch đại cao hơn các mạch UMZCH tích hợp hoặc bán dẫn. Chính vì lý do này mà mọi người sẵn sàng mua những thiết bị như vậy với giá ₽50.000, 100.000 và ₽450.000.
Khi tự lắp ráp bộ khuếch đại, hãy nhớ các quy tắc sau:
- Nghiêm cấm nhầm lẫn giữa các cực của điốt, điốt zener và các thiết bị anốt-catốt khác, cũng như tụ điện phân cực. Điều này có nghĩa là mạch UMZCH được lắp ráp do đó sẽ không hoạt động.
- Khi ráp mạch, bạn cần hàn các bộ phận có điểm tiếp xúc trên hình vẽ. Nghe giống như một quy luật hiển nhiên. Điều này đúng, nhưng nhiều người cài đặt quên điều đó.
Nếu bạn sử dụng tất cả các khuyến nghị được đưa ra ở trên, bạn có thể tự lắp ráp bộ khuếch đại công suất âm thanh tốt theo mạch UMZCH trên bóng bán dẫn hoặc các phần tử khác.
