Lähtötransistorit kuulokevahvistimelle. Lineaarinen transistori kuulokevahvistin

Tehokkaat kaiuttimet ovat varmasti hyviä, mutta aina ei ole mahdollista kuunnella musiikkia sellaisella äänenvoimakkuudella, joudut usein istumaan kotona kuulokkeiden kanssa, jotta perhettäsi ei häiritä. Mutta täälläkin saat erinomaisen korkealaatuisen äänen, jos kokoat erityisen ULF:n. Esittelemme kotitekoisen kuulokevahvistimen, jossa käytetään op-vahvistimia ja kenttätransistoreja. Vahvistin on valmistettu stereoversiona, eli kahdella kanavalla ja kahdella levyllä.

ULF-piiri kuulokkeille, joissa käytetään transistoreita ja operaatiovahvistin

Piiriä on muutettu minimaalisesti piirrettyyn verrattuna - tantaalikondensaattori on lisätty suoraan transistorin virtalähteeseen ja transistorit on asennettu BD135 / 136. Mikropiiri oli LF357, mutta myöhemmin kävi ilmi, että NE5534 pelaa paljon paremmin. Transistorit kuumenevat suuresta jäähdytyselementistä huolimatta käytön aikana erittäin kuumaksi (ne ovat loppujen lopuksi A-luokkaa).

Virtalähde on erillisellä piirilevyllä. Suodatus on 2200uF per varsi, muuntaja: TS15/41 teholla 15W 0.5A per kanava. Suodatuksen jälkeen meillä on +/- 15 V virtalähde. Kovalla bassomusiikilla jännite putoaa noin 13 V:iin. Tietysti jos toistaa, on parempi ottaa tehokkaampi. Potentiometri on luonnollisesti ALPS.

Etupaneelissa on verkkokytkin, tuloliitin ja lähtöliitin, kolme merkkivaloa: kaksi näyttää signaalin jännitteen symmetrisesti (käynnistyksen aikana kävi ilmi, että yhden jännitteen katoaminen aiheuttaa transistorien välittömän palamisen), kolmas syttyy, kun vastaanotetaan signaali kuulokkeiden käynnistysviiveen aktivoimiseksi (releessä).

ULF:n edut ja haitat kuulokkeille

Vahvistimen edut:

• Erittäin suuri teho
• Käytännössä ei melua
• Varmasti nautinnollinen peli

Vahvistimen huonot puolet:

• Transistorit kuumenevat melkoisesti
• Ei liikaa bassoa - vaatii äänenvoimakkuuden kompensoinnin

Vahvistin osoittautui todella kovaääniseksi, se ei käytännössä aiheuta kohinaa, ei säröä, ei verkon taustaa. Voit käyttää toista samanlaista piiriratkaisua.

Vahvistin

Kehitin ehdotetun vahvistimen enemmän urheilun vuoksi. Mielenkiintoisena oli käyttää vain yleisiä transistoreja yksipäisen vahvistimen tekemiseen minimaalisella (maksimilyhyellä) takaisinkytkennällä, joka objektiivisten parametrien mukaan ei olisi huonompi kuin vahvistimet, joissa lineaarisuus varmistetaan erittäin syvällä takaisinkytkemällä koko polulla operaatiovahvistimen avulla. Vahvistin kuluttaa 130mA/kanava ja toimii säätelemättömästä 12V tai suuremmasta virtalähteestä. Virrankulutus on käytännössä riippumaton syöttöjännitteestä ja vahvistetusta signaalista. Mitattu harmoninen särö 1 kHz:llä on alle 0,001 % 3 V signaaliamplitudilla 34 ja 68 ohmin kuormituksilla. Lisäksi kun syöttöjännitetaso nousee 24 V:iin, vahvistin pystyy toimittamaan 7,5 V:n amplitudin (enemmän - minulla ei ole lähdettä) 136 ohmin kuormaan vastaavalla THD:llä. RMAA-raportti, joka on otettu EMU0404USB-äänikortilla ja jota voi katsella RMAA:lla, on artikkelitiedostoissa. Sanon sanoin, että jos piiriä ei viedä äärimmäisyyksiin, kaksi ensimmäistä harmonista näkyvät THD-kaavioissa. Tässä on esimerkkikaavio THD + melusta amplitudilla 3 V 34 ohmin kuormalla:

(Piikit korkeataajuuksilla ja ultraäänialueilla ovat häiriöitä lähellä toimivista pulssivirtalähteistä). Tässä ovat yleiset numerot eri kuormien/tasojen mittaamiseen:

Lisääntynyt THD-taso 4 V jännitteellä 34 ohmilla selittyy sillä, että piiri poistuu kollektorivirran vähimmäispoikkeamien tilasta tällaisissa olosuhteissa. Yksinkertaisesti, lähtöasteessa ei ole tarpeeksi lepovirtaa, koska 4V/34 ohmia > 100mA. Huomautan myös, että äänikortin oma THD-taso loopback-tilassa, joka pitäisi "poistaa mielessä", on 0,0008%.

Myös Microcap 9:n simulaatiot tuottivat samanlaisia ​​lukuja. Vahvistimella on myös erinomainen taajuusvaste ja vaihevaste. Minulla ei ole työkaluja, jotka pystyisivät mittaamaan niitä oikein laitteistossa, mutta mallinnus näyttää tasaisen taajuusvasteen megahertsiin asti ja vaihevasteen kaksisataa kilohertsiä asti:

Subjektiivisesti olin tyytyväinen myös vahvistimen ääneen, se näyttää jopa paremmalta kuin toisen laitteen, jonka polku käyttää kalliita OPA2211-operaatiovahvistimia. Vaikka olen tottunut siihen, että en todellakaan luota subjektiivisiin tunteisiin. Tänään he ovat yksin, mutta huomenna he voivat olla täysin erilaisia.

Varsinainen vahvistinpiiri on tässä (huomaa, että 1m = 1000u, eli 3,3m:n kondensaattori on 3300uF):

Toiminnallisesti vahvistin koostuu kahdesta porrasta, joista ensimmäinen on jännitevahvistin, joka vahvistaa amplitudia 3 kertaa (mikä on mielestäni aivan oikein kuulokkeille) ja toinen on jänniteseuraaja, joka vahvistaa virtaa. Jokaisella kaskadilla on oma paikallinen lyhyt takaisinkytkentäsilmukka, joka varmistaa signaalitien transistorien kollektorivirtojen minimaalisen poikkeaman, mikä varmistaa maksimaalisen lineaarisuuden ja tarjoaa myös lisäbonuksia. Joten esimerkiksi vahvistin on käytännössä epäherkkä virtalähteen taajuusominaisuuksille, joten virransyötön elektrolyyttikondensaattorien tyyppi ei ole erityisen tärkeä. Ainoat laadukkaammat kondensaattorit, joita kannattaa käyttää, ovat tulo- ja lähtöeristyskondensaattorit. Lisäksi vahvistimella on erittäin alhainen lähtöresistanssi ja samalla pääteasteen oikosulkuvirta on rajoitettu sen elementeille turvalliseen arvoon.

Muutama epäselvä kohta piirin toiminnasta ja asetuksista:

Ravitsemus

Vahvistin voidaan syöttää epävakaasta lähteestä, jonka jännite on 12V DC tai 9V AC voittoon asti. Vitsi. Testasin laitteen virransyöttöä 9V ja 18V AC (12V..24V DC, vastaavasti), ylärajan määrää käytettyjen elementtien kestävyys ja lähtötransistorien jäähdytys. Suunnitteluni on muuten ehkä liian tiheä 18V virtalähteelle, ja jos sellainen on suunnitteilla, pitää miettiä parempaa jäähdytystä. Suoraan vahvistinlevylle asensin kaksoissillan Schottky-diodeihin, ensimmäisen sillan tulo on kytketty suoraan tuloteholiittimiin, toinen on kytketty kahden vaiheensiirtoisen ei-polaarisen kondensaattorin kautta, kumpikin 1000 μF. Tämä tekniikka tasoittaa hieman tasasuuntaajan tasoitussuodattimen lähdössä olevia sahan hampaita, mikä lopulta lyhentää verkon aaltoilun spektriä. Yleensä tähän tarkoitukseen käytetään CRC-suodatinta, mutta sillä on oma haittapuolensa - syöttöjännite putoaa hieman vastuksen poikki - eli arvokkaita watteja menetetään, vapautuu lämpönä vahvistimen kotelossa, ei äänenpaineen desibeleinä korvat. Siltojen ja itse vahvistinpiirin väliin asensin kolme kuristinta, joiden induktanssi on 470 μH - minimoikseni mahdollisten verkkohäiriöiden tason. Tämän seurauksena vahvistin osoittautui melko kaikkiruokaiseksi - se voi saada virtaa joko vaihtojännitelähteestä, jonka jännite on 9..18V tai vakiojännitelähteestä 12..24V, ja tämä lähde voi olla joko 12 voltin "lataus" tai auton sisäinen verkko - kuristimet mahdollistavat tehokkaan suodattimen RF-häiriön sellaisista lähteistä.

Tietenkin vahvistin pystyy toimimaan täydellisesti yhden sillan läpi ilman virtalähteen kuristimia, mutta verkon kautta tulevien tausta- ja häiriötaso (mukaan lukien "maasilmukka") on hieman korkeampi.

"Täydellisenä" virtalähteenä tein muuntajan virtalähteen "terve-niin-lataus" -muodossa, asettamalla TL48D-090-0555 muuntajan Z64J-koteloon. Jälkimmäisessä on kaksi 9V käämiä, joten kiinnitin kytkimen sivuun ja merkitsin sen ulkopuolelle "9VAC/18VAC". Kaikki näyttää tältä:

Suojaus

Koska vahvistimessa käytin melko suuren kapasitanssin (3300 μF) lähtökondensaattoria, olisi melko holtitonta antaa sitä ladata/purkaa kuulokkeiden kautta päälle/pois kytkettynä. Toisaalta pienemmän kapasitanssin käyttäminen voi merkittävästi pilata vaihevasteen matalien taajuuksien alueella, joten päätin käyttää kuulokkeiden releen suojapiiriä, kun kytket vahvistimen päälle/pois. Tyypillisesti tällaiset suojaukset yksipäisissä vahvistimissa, joissa on kondensaattorilähtö, tekevät tämän: relekontaktit kytkevät kuorman suoraan ja releen käämiä ohjataan viivepiirillä, joka syöttää käämiin virtaa tietyllä viiveellä, jonka aikana vahvistin kondensaattorilla on aikaa ladata erityisen vastuksen kautta. Jos tapahtuu sähkökatkos, tämä piiri yksinkertaisesti vapauttaa releen ja katkaisee sitten kuorman välittömästi. Tällä vaihtoehdolla on pari haittaa, jotka päätin voittaa hieman epätavallisella tavalla. Ensimmäinen haittapuoli on, että relekäämi kuluttaa jonkin verran tehoa, mikä johtaa pieneen lisäkasvuun koko piirin lämmönpoistossa. Esimerkiksi parin 12 V reed releen kokonaisvastus on noin 500 ohmia ja kuluttaa noin 0,3 W, mikä toisaalta ei ole paljon, mutta toisaalta se on + 10 % koko lämmönpoistoon. vahvistin. Toinen ongelma on se, että kiinalaisten releiden koskettimet voivat kuormitusta vaihtaessaan pilata äänen (ei) huomaamattomasti. Kuten jo kirjoitin, päätin valita epätyypillisen polun ja näiden puutteiden voittamiseksi päätin tehdä piirin, joka ensinnäkin syöttää virtaa käämiin lyhyen aikaa päälle kytkemisen jälkeen ja (äkkiä) sen jälkeen. sammuttaa vahvistimen. Koska kyseessä on vahvistin eikä ikuinen liikekone, päätin säilyttää käämin virran sammutuksen jälkeen pienellä ionistorilla. Lisäksi, jotta eliminoisin relekoskettimien vaikutuksen äänenlaatuun, päätin kuorman katkaisemisen sijaan kytkeä hetkeksi päälle 11 ohmin vastuksen rinnakkain kuorman kanssa, jolloin suurin osa latauksesta/purkauksesta. kondensaattorin energia kulkee tämän vastuksen läpi säästäen kuulokkeiden käämiä ylikuumenemiselta.

Kaavio suojareleen ohjaus näyttää tältä:

Hän saa virtaa henkilökohtaisesta siltasta, jonka avulla hän voi "reagoi" nopeasti sähkökatkoksen yhteydessä. Piiri koostuu kahdesta osasta: yksinkertainen 5 V stabilisaattori on koottu elementteihin R1,D3,C5,Q1,Q2, sitten loput piiristä saa virtansa tästä stabilisaattorista, mukaan lukien ionistori, jonka kapasiteetti on 0,47 F (C4), suunniteltu 5,5V käyttöjännitteelle. Ionistorilla on melko korkea sisäinen vastus, joten tehon aaltoilun poistamiseksi tehokkaasti sen rinnalle lisätään tavanomainen elektrolyyttikondensaattori (C2). Käytin reed-releitä, joiden käämitys oli 5 V ja resistanssi 500 ohmia (2 rinnakkain -> 250 ohmia). Itse releiden sisällä, käämin rinnalla, on diodi itseinduktio-EMF:n vaimentamiseksi, joten kiinnitämme huomiota ensimmäisen liittimen asentoon (se on merkitty kyljessäni numerolla 1). Viivepiiri on tehty kenttätransistoreille Q3, Q4, päällekytkennän viiveaika asetetaan C1R4-piirillä ja transistorin käynnistysjännitteen kynnysarvo, jonka tulisi olla pienempi. Simuloidun IRF7404:n lisäksi IRF7410 toimii loistavasti myös tosielämässä. Hyödyllinen huomautus kokoamista varten: ensin tulee asentaa stabilointiosa ja kondensaattori C2, sitten, kun siihen on kytketty virta, varmista, että kondensaattori C2 on ladattu riittävään jännitteeseen 5V+-0,3, ja vasta sen jälkeen juota loput. , kalliimpia osia aluksella .

Jos päätät koota vahvistimen ilman tällaista (tai muuta) piiriä kuulokkeiden suojaamiseksi ohimeneviltä prosesseilta, sinun tulee vähentää lähtökondensaattorin kapasitanssia, jotta kuulokkeet eivät sairastu.

Signetit

Yksi liitteenä olevista arkistoista sisältää Sprint Layout 6:lla piirrettyjä painettuja piirilevyjä. Yritin ottaa SMD-asennusmahdollisuuksista kaiken irti ja suurin osa vastuksista on niin pieniä, että niitä on mukava juottaa vain pienellä juottimella/asemalla. Ensimmäisen mallin juottamisen jälkeen tiivisteet hieman säädelty, mutta kaiken pitäisi olla kunnossa :) Tiivisteitä on kaksi: toinen on vahvistin, jota syöttää kaksoissiltatasasuuntaaja, toinen on releen suojapiiri + lähtö, tulo ja äänenvoimakkuuden säätö. LUT:ssa sinettien tulee olla peilattuja (vahvistimen sinetti on kuitenkin juotettu mistä tahansa peiliversiosta). Mutta virtalähteelle ei ole kylttiä - piirsin sen heti taululle tussilla. Sinettien lähdekoodit sisältävät myös useiden käyttämieni elementtien mallien nimet, joille piirsin sinetit. Monet tiivisteiden reiät (etenkin kelaisissa) ovat halkaisijaltaan väärät, eli porasin ne jälkikäteen haluttuun halkaisijaan. Myös TO-92-paketin transistorien pyöreän puolen sijainti ei paikoin vastaa todellisuutta, sinun tulee keskittyä nastojen tarkoituksen vastaavuuteen, ei transistorin kotelon suunnitteluun. Kaksi sinettiä on yhdistetty johtoilla ja suunnittelussani ne on asennettu päällekkäin kompaktissa kotelossa:

Muuten, tarkkaavaisin on ehkä huomannut "ylimääräisen" liittimen lopussa. Tämä on 4-nastainen minixlr, joka on kytketty rinnan tavallisen TRS:n kanssa ja jota käytän kuulokkeiden kanssa minimoidakseni liittimen ja yhteisen kuulokejohdon siirtymävastuksen vaikutuksen kanavaerotukseen. RCA-liittimien asettamisen ergonomia kasvoille on tietysti kyseenalainen, mutta se tehtiin näin minimoimaan häiriöt virtalähteestä signaalijohtoihin.

Arkistojen ja RMAA-tulosten lisäksi liitteet sisältävät myös vahvistinmallitiedoston .

Luettelo radioelementeistä

Nimitys	Tyyppi	Nimitys	Määrä	Huomautus	Myymälä	Oma muistilehtiö
	Vahvistinpiiri
2x Q1, Q4	Bipolaarinen transistori	BC548C	4	täsmälleen C		Muistilehtiöön
2x Q2	Bipolaarinen transistori	BC558B	2	B tai C		Muistilehtiöön
2x Q6	Bipolaarinen transistori	BD139-16	2	luultavasti mikä tahansa BD139 käy, mutta käytin fairchidin BD139-16:ta		Muistilehtiöön
2x Q3, Q5, Q7	Bipolaarinen transistori	BD140	6			Muistilehtiöön
2x D1...D5	Tasasuuntaajadiodi	LL4448	10			Muistilehtiöön
D6-D13	Schottky diodi	SS14	8			Muistilehtiöön
2x C6, C13		3300uF 35V	4	Jamicon TK		Muistilehtiöön
2x C14	Elektrolyyttikondensaattori	3300uF 25V	2	Jamicon TK		Muistilehtiöön
2x C16	Elektrolyyttikondensaattori	4700uF 35V	2	Jamicon TK		Muistilehtiöön
2x C2	Elektrolyyttikondensaattori	100uF 25V	2	Jamicon TK		Muistilehtiöön
2x C8	Elektrolyyttikondensaattori	470uF 25V	2	Jamicon WL		Muistilehtiöön
C17, C18	Elektrolyyttikondensaattori EI POLAARI	1000uF 25V	2	Capxon NP		Muistilehtiöön
2x C1	Filmi kondensaattori	6.8uF 250V	2	WIMA MKP4		Muistilehtiöön
2x C2, C9	Filmi kondensaattori	470nF 100V	4	WIMA MKS2		Muistilehtiöön
2x C4, C12	Filmi kondensaattori	1uF 63V	4	WIMA MKS2		Muistilehtiöön
2x C11	Filmi kondensaattori	330pF 100V	2	WIMA FKP2		Muistilehtiöön
L3, 2x L2	Kaasu renkaassa	DPT470A3 (470uH. 3A)	3			Muistilehtiöön
2x L1	Kotitekoinen kaasuvipu	1 uH	2	12 kierrosta 12 mm:n rungossa 1,2 mm:n johdolla		Muistilehtiöön
2x R18		33 ohmia	2			Muistilehtiöön
2x R9	Kynsivastus, metallikalvo	130 ohmia	2	100 ohmia on mahdollista, jos sinulla on oskilloskooppi		Muistilehtiöön
2x R17	Kynsi vastus	6,8 ohmia 2W	2	tai kaksi paria SMD2512 13 ohmia		Muistilehtiöön
2x R11	Kynsi vastus	3,3 kOhm	2			Muistilehtiöön
2x R1	Vastus SMD1206	3,6 kOhm	2			Muistilehtiöön
2x R4	Vastus SMD1206	56 kOhm	2	tai 62 kOhm		Muistilehtiöön
2x R5	Vastus SMD1206	33 kOhm	2			Muistilehtiöön
2x R3, R8	Vastus SMD1206	1 kOhm	4			Muistilehtiöön
2x R7	Vastus SMD1206	2 kOhm	2			Muistilehtiöön
2x R6, R16	Vastus SMD1206	330 ohmia	4			Muistilehtiöön
2x R12	Vastus SMD1206	3,3 kOhm	2			Muistilehtiöön
2x R13	Vastus SMD1206	33 ohmia	2			Muistilehtiöön
2x R14	Vastus SMD2010 tai SMD2512	33 ohmia	2			Muistilehtiöön
2x R10	Vastus SMD1206	6,8 ohmia	2			Muistilehtiöön
2x C10	Kondensaattori SMD1206	NP0 240pF	2			Muistilehtiöön
2x C5	Kondensaattori SMD1206	NP0 22pF	2			Muistilehtiöön
C19, 2x C7, C15	Kondensaattori SMD1206	NP0 noin 1nF	5			Muistilehtiöön
2x R2	Muuttuva vastus (trimmeri)	1,5 kOhm, sininen	2	joillain on jalat rivissä, joillakin on kolmio, sinetti on piirretty kolmion tapaan		Muistilehtiöön
2x Q6, Q7	Jäähdytin	718	4			Muistilehtiöön
	Vahvistinelementit suojalevyssä
X1	Muuttuva vastus (potentiometri)	kaksinkertainen, logaritminen, 10 kOhm - 50 kOhm	1	äänenvoimakkuuden säädin		Muistilehtiöön
	Virtaliitin		1			Muistilehtiöön
	TRS6.3-liitin (jakki)	JC-215	1			Muistilehtiöön
	2xRCA liitin	CC-130	1			Muistilehtiöön
	virtalähde
	muuntaja	TL48D-090-0555	1			Muistilehtiöön
	vaihtokytkin		1	käämien kytkemiseen: 9V/18V AC

Tulosten perusteella kysely”Puolijohteille” kootut kuulokkeet voittivat. Siksi aloitamme rakennussarjojemme heidän kanssaan.

Haluaisin aloittaa muutamalla hyvin yksinkertaisella kaaviolla. Ne eivät sovellu muotoilijan rooliin, mutta niiden huomioiminen saattaa johtaa meidät sellaiseen suunnitelmaan, joka on mielestämme järkevä muodostaa suunnittelijan perusta.

Joten aloitetaan.

Edellisessä artikkelissa sanoimme jo, että kuulokevahvistimen on ensin ratkaistava kaksi pääongelmaa.

Ensinnäkin sen on purettava signaalilähteen lähtö. Äänilähdön käyttäminen alhaisella impedanssilla kuormitettuna johtaa jyrkästi vääristymiseen (suuresta virtakuormasta) ja taajuusvasteen heikkenemiseen (matalataajuinen ja joskus korkeataajuinen rollover). Virtapuskurivahvistimen käyttö estää nämä ilmiöt.

Toiseksi, jotta varmistetaan normaali äänenvoimakkuus korkeaimpedanssisissa kuulokkeissa (ja äänenvoimakkuusreservi matalaimpedanssisissa kuulokkeissa), kuulokkeessa on oltava jonkin verran jännitevahvistusta.

Matalaimpedanssisia kuulokkeita käytettäessä lisävahvistus ei aina ole tarpeen. Tällaisissa tapauksissa vahvistinta käytetään virtapuskurina. Joskus tässä ominaisuudessa voidaan käyttää yksinkertaisimpia järjestelmiä. Esimerkiksi kuten kuvassa. Nämä ovat tavallisia toistimia. Ne voidaan koota käyttämällä sekä bipolaarisia että kenttätransistoreja.

Alkeellisin kaavio on vasemmalla. Yksinkertaisuus on sen tärkein etu (ehkä ainoa). Korkea epälineaarisuus, korkea lähtöimpedanssi, erittäin alhainen hyötysuhde (jopa luokan A piirien standardien mukaan) jne. eivät tee siitä kovin mielenkiintoista käytännön näkökulmasta.

On järkevää monimutkaista sitä hieman. Vaihdetaan emitterivastus virtalähteeseen (kaavio oikealla). Tällaisella järjestelmällä on jo oikeus elämään. Se voi saavuttaa alhaisen lähtöimpedanssin, lisätä vahvistimen kykyä toimittaa virtaa kuormaan, parantaa merkittävästi lineaarisuutta jne.

On syytä sanoa muutama sana virtalähteen piirin epälineaarisuudesta. Yleensä lineaarisuus ei ole kovin korkea ja riippuu lepovirrasta, kuulokkeiden resistanssista ja käytetyn transistorin tyypistä. Yleinen harmoninen taso voi olla prosentin kymmenesosia. Mutta särön spektri on suotuisa, lyhyt, ja siinä on vallitseva toinen harmoninen. Esimerkiksi: 200 mA:n lepovirralla (32 ohmin kuulokkeet) voit odottaa toisen harmonisen tason olevan noin 0,1 %, kolmannen tason 0,01 % ja korkeamman tason harmonisten havaitsemattomuuden. Tällaisen vahvistimen pitäisi kuulostaa puhtaalta.

Kun työskentelet korkea-impedanssisten kuulokkeiden (ja usein matalaimpedanssisten) kanssa, signaalia on vahvistettava. Äänenvoimakkuuden lisäämisellä on erittäin suotuisa vaikutus toiston laatuun. Tarkastellaan yksinkertaisinta järjestelmää. (katso kuva)

Tällaisia ​​piirejä käytetään joskus jopa toimimaan täysimittaisen akustiikan kanssa. Päätös ei ole kaikille. Piirin etuja ovat yksinkertaisuus ja suotuisa säröspektri (toinen harmoninen). Äänen väritys on melko voimakas, ja sen luonne riippuu valitusta transistorista, lepovirrasta ja kuormitusresistanssista. Ei todennäköisesti sovi puhtaan ja tarkan äänen ystäville.

Korkea harmonisten taso on seurausta kaskadin epätyydyttävästä toiminnasta matalan impedanssin kuormalla. Jos laitamme lisäpuskurin vahvistimen lähdön ja kuulokkeiden väliin (esimerkiksi alussa käsitellyn), saamme uuden piirin.

Jännitevahvistimen lineaarisuus kasvaa merkittävästi ja koko piirin ääniominaisuudet määräytyvät pääasiassa lähtöpuskuriasteen mukaan.

Useimmissa tapauksissa tämä yksinkertainen piiri riittää yhdistämään kuulokkeet kannettavan tietokoneen äänikortin kanssa. Samalla toiston laatu paranee.

Puhutaan nyt muista tavoista parantaa vahvistimen ominaisuuksia.

Tämä ongelma voidaan ratkaista suoraan. Esimerkiksi lisäämällä lepovirtaa tai valitsemalla lineaarisempi transistori. Sinun on maksettava tästä lisäämällä monimutkaisuutta ja kustannuksia. Myös koot kasvavat. Tämä menetelmä voi parantaa suorituskykyä merkittävästi, mutta on muita, vähemmän yksinkertaisia ​​tapoja parantaa.

Yleisempi tapa lisätä objektiivisia parametreja on monimutkaista järjestelmää huomattavasti ja ottaa käyttöön yhteinen käyttöjärjestelmä. Piiri on edelleen kompakti ja taloudellinen, mutta sitä on vaikea kopioida, koota ja konfiguroida. Samalla sen hinta nousee.

Siksi mielestämme mikään näistä vaihtoehdoista ei sovellu suunnittelijalle. Heiltä puuttuu monipuolisuus.

Universaalimpi ratkaisu voisi olla piiri, joka käyttää operaatiovahvistinta lisälähtöpuskurilla. Esimerkkiversio on esitetty kuvassa.

Sen pääominaisuus on erittäin selkeä ääni. Ja tämä on juuri sitä, mitä mielestämme transistorivahvistimen pitäisi olla. Ja koristeellisen äänen saamiseksi on parempi käyttää hybridivahvistimia.

Piiri itsessään jättää jonkin verran vapautta ääniasetuksiin. Tämä on myös korvaava operaatiovahvistimet (vähemmän meluisa, enemmän/vähemmän nopea jne.). Halutessasi vaihda lähtötransistorit, valitse niiden toimintatila (joka vaikuttaa äänen väreihin).

Tiivistystä muuttamalla voit peittää koko vahvistimen käyttöjärjestelmän tai vain operaatiovahvistimen. Jokainen vaihtoehto on mielenkiintoinen omalla tavallaan. Kun peitetään koko käyttöjärjestelmävahvistin, saavutetaan erittäin korkea lineaarisuus, harmoninen kokonaissärö on prosentin tuhannesosaa. Lähtöpuskurin sulkeminen pois käyttöjärjestelmäsilmukasta johtaa toisen harmonisen lisääntymiseen ("eufoninen" vääristymä). Lisäksi tulee joitain muita ääniin vaikuttavia muutoksia. On täysin mahdollista, että joku pitää tämän äänen mielenkiintoisempana. Lähtöasteen lepovirta voidaan valita käytettävien kuulokkeiden vaatimusten mukaan (oletuksena asettaisin sen arvoon 200mA).

Muiden tällaisen piirin etujen joukossa haluaisin mainita kyvyn työskennellä monilla syöttöjännitteillä (ilman asetuksia tai muutoksia), kokoonpanon ja konfiguroinnin helppoutta.

Joku voi myös kokea hyödylliseksi, että laitteesta voidaan helposti tehdä laadukas akustiikkaan sopiva tehovahvistin (luokka A). Mutta se, kuten sanotaan, on toinen tarina (jos jotakuta kiinnostaa, kerron siitä erikseen).

Tämän kuulokkeen äänenlaatu on testattu ja se on korkea. Samanlaista piiriä käytetään vahvistimessa, jonka ulkonäkö näkyi kuvissa, jotka liittyivät kaikkiin suunnittelijaa koskeviin muistiinpanoihimme.

Kuten he sanovat, minulla on kaikki. Haluaisin tietää mitä mieltä olet tästä kaikesta?

Terveisin, Konstantin M

Kaikki Gamma-projektiin omistetut artikkelit löytyvät navigaattorin kautta

Voit tilata “Gamma”-vahvistinsuunnittelijan verkkosivuiltamme: AL “Philosophy of Sound”

Rakentajakeskusteluyhteisö - "Elektroniset rakentajat". Liity meihin.

Kuulokkeiden vahvistinpiiri, joka ansaitsee ehdottomasti huomion. Lähtövirta on kaksinkertainen ja signaalitiellä ei ole kytkentäkondensaattoreita. Samanaikaisesti kuulokkeiden vahvistinpiiri on hyvin yksinkertainen ja ymmärrettävä.

Päivitetty : Tulon erotuskondensaattori on poistettu piiristä. Tulovastusten arvoja on muutettu.

Kuulokkeiden vahvistinpiiri

Säännöllinen vaellus loputtomissa avaruudessa kaatopaikat tiedon varasto - Internet - johti mielenkiintoiseen löytöyn. Se oli Burr Brownin PDF-tiedosto. Mikä inspiroi minua luomaan op amp -kuulokevahvistimen. Mahdollisen vihollisen kielestä sen nimi voidaan kääntää kirjaimellisesti seuraavasti: Lähtövirran kaksinkertaistaminen kuormaan kahdella OPA2604-audiooperaatiovahvistimella .

Tiedosto koostuu kahdesta sivusta, joista vain ensimmäinen on arvokas. Siellä esitelty kuulokkeiden vahvistinpiiri piirrettiin uudelleen ja poistettiin tarpeettomat näppärät kirjoitukset.

Tapaa tämä vahvistimemme tuleva sydän. Tarkemmin sanottuna tämä on kaavio yhdestä kanavasta. Meillä on 2 kanavaa, mikä tarkoittaa, että tarvitsemme kaksi kaksoisoperaatiovahvistinta ( OU ).

Vastukset R3 ja R4, joiden resistanssi on 51 ohmia, tarvitaan suojaamaan operaatiovahvistimien lähtöjä.

Mikä on tämän vahvistimen "temppu"?

Kaava ei ole ollenkaan uusi, ja se tunnetaan 90-luvun tietolomakkeista. Mutta mielenkiintoinen asia piirissä on, että molemmat operaatiovahvistimet vahvistavat samaa signaalia. Mutta tämä ei ole siltayhteys. Molempien operaatiovahvistimien lähtösignaalit ovat samassa vaiheessa ja niiden lähtövirrat summautuvat.

Tämä sisällyttäminen ratkaisee monien op-ampeerien alhaisen lähtövirran ongelman. Tämä lisää merkittävästi vahvistimessa käytettävien operaatiovahvistimien määrää. Nyt riittää, että jokainen operaatiovahvistin voi tuottaa 35-40 mA:n lähtövirran yhden operaatiovahvistimen kanavaa kohden 70-80 sijasta.

Suurin lähtövirran arvo on aina ilmoitettu op-vahvistimen teknisissä tiedoissa.

Saada

Signaalin vahvistustekijä määritetään vastusten avulla R1 Ja R2 . Sen tarkka arvo määritetään kaavalla:

K = 1 + R2/R1

Jos keskitymme lineaarilähtöön, jonka signaalitaso on 1 voltti, useimmille kuulokkeille kolmen vahvistus riittää. Olemme tasolla kolme.

On toivottavaa, että vastukset, jotka asettavat vahvistuksen, ovat tarkkoja ei huonompi kuin ±1 % . Usein kaupoissa ei ole suurta valikoimaa tarkkuusvastuksia. Mutta tässä tapauksessa voit tulla toimeen samanarvoisilla vastuksilla.

Kaapin laatikoista löytyi 7,5 kOhmin tarkkuusvastuksia, joista tuli vastus R1 . Kuten R2 kaksi 7,5 kOhmin vastusta kytkettiin sarjaan. Voit tehdä saman kytkemällä kaksi 15 kOhm vastusta rinnakkain kuin R1 , ja yksi 15 kOhm vastus as R2 .

Vahvistuksen muuttamiseksi on parempi vaihtaa vastus R2 . Op-amp-piireissä on yleensä suositeltavaa käyttää vastuksia, joiden nimellisarvo on 1÷100 kOhm. Vastus R1 suorittaa siksi toisen tärkeän tehtävän On suositeltavaa käyttää 7,5 kOhm.

Viimeistetään kaava

Asiakirjassa esitetty kaavio on hieman epätäydellinen ja heijastaa vain tärkeimpiä asioita. Normaalia toimintaa varten piiriä tulee täydentää tulopiireillä sekä rinnakkain vastuksen kanssa R2 pieni kondensaattori pitäisi lisätä. Sitä tarvitaan estämään op-vahvistimen itseherätys.

Ensinnäkin, älkäämme keksikö pyörää uudelleen ja lainaako tulopiiriä kuulokevahvistimesta FiiO Olympus E10. Tässä tapauksessa vahvistimemme piiri on seuraavanlainen:

Kaaviossa näkyvät DIP8-paketin kaksoisoperaatiovahvistimen jalat. Piiri on täysin toimiva eikä vaadi konfigurointia.

Irrotetaan kondensaattori tulosta

Operaatiovahvistin vahvistaa sekä vaihto- että tasajännitettä yhtä hyvin. Kondensaattori ( C1 ) tarvitaan DC-jännitteen katkaisemiseksi tulossa. Toisaalta normaalit signaalilähteet eivät tuota jatkuvaa lähtöä. Toisaalta, jos se ilmestyy yhtäkkiä, se on leikattava pois. Tai saatat jopa polttaa kuulokkeet loppuun.

Mutta ihmiset eivät aktiivisesti halua nähdä ylimääräisiä kondensaattoreita signaalitiellä, joten me selviämme siitä.

Luen uudelleen" Piirisuunnittelun taito» Horowitz ja Hill löysivät etsimäni. AC-vahvistimen saamiseksi sinun on sisällytettävä vastaava kondensaattori C1 , sarjassa vastuksen kanssa R1.

Tässä tapauksessa operaatiovahvistimen takaisinkytkentä toimii vain vuorotellen, eikä sisääntuloon tarvita kondensaattoria. Voit siis liikkua turvallisesti C1 vahvistimen tulosta operaatiovahvistimen takaisinkytkentäpiiriin.

Tuloksena ( R1 , C1 ) katkaisee sekä tasajännitteen että inframatalat taajuudet ( <10Гц ). Ne eivät sisällä hyödyllistä tietoa, mutta kuormittavat vahvistinta merkittävästi virralla.

Myös tällainen kondensaattorin sisällyttäminen vähentää operaatiovahvistimen jännitteen epätasapainoa tulojen välillä. Ja sitä muuten myös vahvistetaan ja sekoitetaan lähtösignaaliin. Tässä tapauksessa takaisinkytkentäpiirin kondensaattorilla ei ole käytännössä mitään vaikutusta ääneen, toisin kuin tulon kondensaattorilla. Yleensä tällaisesta uudelleenjärjestelystä on saatu vain pylväitä.

Tulovastukset

Kondensaattorin poistaminen tuloliitännästä pakotti meidät tarkastelemaan vastuksia tarkemmin R5 Ja R6, jäljellä sisäänkäynnissä. Miksi niitä ylipäätään tarvitaan ja miten ne lasketaan?

Vastus R5 kutsutaan kompensoimiseksi ja se on välttämätön tasaisen vastuksen varmistamiseksi kunkin tulon ja maan välillä. Sen arvo määritellään vastusten rinnakkaisvastuksena R1 Ja R2 .

Olemme kuitenkin johdonmukaisesti R1 siellä on kondensaattori C1. Kondensaattorin resistanssi riippuu taajuudesta ja lisätään vastuksen resistanssiin. Kondensaattorin resistanssi tietyllä taajuudella määritetään suhteesta:

R C = 1 / (2 × π × F × C) ,

Missä F Gegritsissä, KANSSA Faradsissa ja R C Omahassa

Resistanssin määrittämiseksi R5, Ensin laskettiin 2,2 μF:n kapasiteetin kondensaattorin vastusarvot taajuuksilla 20 Hz ja 20 kHz. Sitten molemmissa tapauksissa laskettiin kompensointivastusten arvot. Kävi ilmi, että vastuksen vastus R5 täytyy olla välissä 8,91 kOhm (20 Hz:lle) Ja 6,81 kOhm (20 kHz:lle). Laitoin sen epäröimättä kiinni 7,5 kOhm.

Käytimme kondensaattoria erottamaan pysyvästi vahvistimen invertoiva tulo maasta. Mutta operaatiovahvistin on kytkettävä maahan sekä AC- että DC-virran kautta. Tätä varten vastus on tarkoitettu. R6 . Sen arvoksi valittiin 75 kOhm. Mutta voit käyttää myös 100 kOhmia. En suosittele sen asettamista alle 75 kOhmiin, muuttujan ollessa 50 kOhm. Yhdessä vastuksen kanssa R5 ne alkavat ohittaa tulomuuttujavastuksen.

Tulosta on myös hieman muutettu kaaviossa. R3:n ja R4:n arvot pienennettiin 10 ohmiin, ja vastus R7, jolla on sama vastus, kytkettiin sarjaan niiden kanssa. Tämän pitäisi tuottaa parempi summa ulostulosignaaleista.

Vahvistimen virtalähde

Virran laatu on erittäin tärkeä äänen kannalta. Tämä piiri on suunniteltu kaksinapaiselle syöttöjännitteelle. Tämä säästää meidät tarpeettomien yksityiskohtien lisäämisestä äänipolkuun ja on kaiken kaikkiaan parempi äänen kannalta.

Nykyään operaatiovahvistimia on ±1,5 V, mutta useimmat operaatiovahvistimet toimivat kaksinapaisella syöttöjännitteellä ±3 V - ±18 V. Optimaalinen jännite on ±12V, mikä on useimpien operaatiovahvistimien tehonsyöttörajojen sisällä.

Maksimisyöttöjännitteen tarkat arvot löytyvät tiettyjen mikropiirien dokumentaatiosta.

Komponenttien laatu

Ei ole välttämätöntä ostaa heti kalliita osia. Aluksi voit toimittaa jotain lähimmän radioosaliikkeen valikoimasta ja korvata ne vähitellen laadukkaammilla komponenteilla. Lauta toimii kaikilla osilla.

Kondensaattori C1 on oltava ei-napainen. Parempi polypropeeni tai kalvo. On parempi käyttää keraamista kondensaattoria C2. Kondensaattorien tarkkuus ei ole kovin tärkeä. mutta on parempi käyttää vähintään 5% tarkkuudella.

Operaatiovahvistimien hinnat vaihtelevat suuresti, eikä kalliimpi aina tarkoita parempaa ääntä. Aluksi voit asentaa jotain edullista ja helposti saatavilla olevaa, esimerkiksi rakastetun NE5532:n (0,3 dollaria). On erittäin toivottavaa, että sen valmistaa Phillips.

Myöhemmin voit pelata operaatiovahvistimen vaihtamisella niin paljon kuin haluat. Jos ajatellaan korkeamman luokan op-vahvistimia, niin OPA2134, OPA2132, OPA2406, AD8066, AD823, AD8397… ovat osoittautuneet hyvin äänen suhteen.

En suosittele mikrosirujen tilaamista AliExpressistä tai muista kiinalaisista liikkeistä. On melko paljon arvosteluja, joissa ihmiset ilmoittavat, että mikropiirit eivät ole alkuperäisiä. Kyllä, op-vahvistin toimii kuten pitääkin, mutta se ei välttämättä ole tilaamasi OPA2134, vaan melko halpa TL061, jossa on OPA2134...

Johtopäätös

Tuloksena oleva OPA2132:lle koottu ja jopa ±5 V syöttöjännitteellä toimiva vahvistinpiiri heiluttaa vapaasti melko tiukkaa Sennheiser HD380 Prota.

En halua kuvailla ääntä subjektiivisilla termeillä, kuten "korkeudet ovat kristallinkirkkaita" tai "bassot ovat lämpimiä" Sanon vain, että kun käytetään hyvää op-vahvistinta, tämän kuulokevahvistimen äänenvoimakkuus ja lähtöteho ovat riittävät . Samaan aikaan se ei vaadi asennusta ja käyttää mahdollisimman vähän osia tarjoten samalla kunnollisen äänenlaadun.

Harkittu piiri johti ajatukseen kannettavan kuulokevahvistimen luomisesta. Näin se tuli esille . Sen ydin on luoda kannettavan kuulokevahvistimen täydellinen muotoilu omilla käsilläsi tyhjästä.

Materiaali on valmistettu yksinomaan sivustoa varten

Useimmat äänen ystävät ovat melko kategorisia eivätkä ole valmiita kompromisseihin valitessaan laitteita, koska he uskovat oikeutetusti, että koetun äänen tulee olla selkeää, voimakasta ja vaikuttavaa. Miten tämä saavutetaan?

Hae tietoja pyyntöäsi varten:

Transistorikuulokkeiden vahvistinpiiri

Kaaviot, hakuteokset, tietolomakkeet:

Hinnastot, hinnat:

Keskusteluja, artikkeleita, käsikirjoja:

Odota, että haku on valmis kaikista tietokannoista.
Kun se on valmis, näkyviin tulee linkki, josta pääsee käsiksi löydettyihin materiaaleihin.

Ehkä päärooli tämän ongelman ratkaisemisessa on vahvistimen valinnalla.
Toiminto
Vahvistin vastaa äänentoiston laadusta ja tehosta. Samaan aikaan ostaessasi sinun tulee kiinnittää huomiota seuraaviin nimityksiin, jotka merkitsevät korkean teknologian käyttöönottoa äänilaitteiden tuotannossa:

• Hi-fi. Tarjoaa äänen maksimaalisen puhtauden ja tarkkuuden, vapauttaen sen vieraista kohinoista ja vääristymistä.
• Hei loppu. Valinta perfektionistista, joka on valmis maksamaan paljon nautinnostaan ​​havaita suosikkimusiikkiteostensa pienimmätkin vivahteet. Käsin koottavat laitteet sisältyvät usein tähän luokkaan.

Tekniset tiedot, joihin sinun tulee kiinnittää huomiota:

• Tulo- ja lähtöteho. Nimellislähtöteholla on ratkaiseva merkitys, koska reuna-arvot ovat usein epäluotettavia.
• Taajuusalue. Vaihtelee 20 - 20 000 Hz.
• Epälineaarinen vääristymätekijä. Täällä kaikki on yksinkertaista - mitä vähemmän, sen parempi. Asiantuntijoiden mukaan ihanteellinen arvo on 0,1%.
• Signaali-kohinasuhde. Nykyaikainen tekniikka olettaa tämän indikaattorin arvon yli 100 dB, mikä minimoi ylimääräisen melun kuunneltaessa.
• Polkumyyntitekijä. Heijastaa vahvistimen lähtöimpedanssia suhteessa nimelliskuormitusimpedanssiin. Toisin sanoen riittävä vaimennuskerroin (yli 100) vähentää tarpeettoman laitteiden tärinän syntymistä jne.

On syytä muistaa: korkealaatuisten vahvistimien valmistus on työvoimavaltainen ja korkean teknologian prosessi, joten liian alhainen hinta, jolla on kunnolliset ominaisuudet, varoittaa sinua.

Luokittelu

Markkinoiden tarjousten moninaisuuden ymmärtämiseksi on tarpeen erottaa tuote eri kriteerien mukaan. Vahvistimet voidaan luokitella:

• Voimalla. Preliminary on eräänlainen välilinkki äänilähteen ja lopullisen tehovahvistimen välillä. Tehovahvistin puolestaan ​​vastaa lähtösignaalin voimakkuudesta ja äänenvoimakkuudesta. Yhdessä ne muodostavat täydellisen vahvistimen.

Tärkeää: ensisijainen muunnos ja signaalinkäsittely tapahtuu esivahvistimissa.

• Elementtipohjan perusteella on olemassa putki-, transistori- ja integroituja mieliä. Jälkimmäinen syntyi tavoitteena yhdistää kahden ensimmäisen edut ja minimoida haitat, esimerkiksi putkivahvistimien äänenlaatu ja transistorivahvistimen kompakti.
• Toimintatavan perusteella vahvistimet jaetaan luokkiin. Pääluokat ovat A, B, AB. Jos A-luokan vahvistimet käyttävät paljon tehoa, mutta tuottavat korkealaatuista ääntä, B-luokan vahvistimet ovat täysin päinvastaisia, luokka AB näyttää olevan optimaalinen valinta, mikä edustaa kompromissia signaalin laadun ja melko korkean hyötysuhteen välillä. On myös luokat C, D, H ja G, jotka syntyivät digitaalisten teknologioiden avulla. Pääteasteen on myös yksitahti- ja push-pull-käyttötiloja.
• Kanavien lukumäärästä riippuen vahvistimet voivat olla yksi-, kaksi- ja monikanavaisia. Jälkimmäisiä käytetään aktiivisesti kotiteattereissa volyymin ja realistisen äänen luomiseen. Useimmiten oikealle ja vasemmalle audiojärjestelmille on kaksikanavaisia.

Huomio: hankinnan teknisten komponenttien tutkiminen on tietysti välttämätöntä, mutta usein ratkaisevaa on vain laitteiden kuunteleminen sen periaatteen mukaan, kuuluuko se vai ei.

Sovellus

Vahvistimen valinta on suurelta osin perusteltua sen ostotarkoituksiin. Luettelemme äänenvahvistimien tärkeimmät käyttöalueet:

1. Osana kodin audiojärjestelmää. Ilmeisesti paras valinta on putken kaksikanavainen yksitahti A-luokassa, ja optimaalinen valinta voi olla kolmikanavainen luokka AB, jossa yksi kanava on tarkoitettu subwooferille, jossa on Hi-fi-toiminto.
2. Auton audiojärjestelmään. Suosituimmat ovat nelikanavaiset AB- tai D-luokan vahvistimet, riippuen ostajan taloudellisista mahdollisuuksista. Autot vaativat myös crossover-toiminnon tasaista taajuudensäätöä varten, mikä mahdollistaa korkean tai matalan alueen taajuuksien leikkaamisen tarpeen mukaan.
3. Konserttilaitteissa. Ammattilaitteiden laadulle ja ominaisuuksille asetetaan kohtuudella korkeampia vaatimuksia äänisignaalien suuren etenemisavaruuden sekä suuren intensiteetin ja käytön keston vuoksi. Siksi on suositeltavaa ostaa vähintään D-luokan vahvistin, joka pystyy toimimaan lähes tehonsa rajalla (70-80% ilmoitetusta), mieluiten korkean teknologian materiaaleista valmistetussa kotelossa, joka suojaa negatiivisilta. sääolosuhteet ja mekaaniset vaikutukset.
4. Studion laitteissa. Kaikki yllä oleva koskee myös studiolaitteita. Voimme lisätä noin suurimman taajuuden toistoalueen - 10 Hz - 100 kHz verrattuna kotitalousvahvistimeen 20 Hz - 20 kHz. Huomionarvoista on myös mahdollisuus säätää erikseen eri kanavien äänenvoimakkuutta.

Siksi, jotta voit nauttia selkeästä ja laadukkaasta äänestä pitkään, kannattaa tutustua etukäteen kaikkiin tarjouksiin ja valita tarpeisiisi parhaiten sopiva äänilaitevaihtoehto.