Potente umzc su transistor ad effetto di campo. Transistor umzc di alta qualità Alimentatore per umzc

S. SAKEVICH, Lugansk
Radio, 2000, n. 11, 12

L'amplificatore descritto è progettato per l'amplificazione a due canali della potenza del segnale fornita da un mixer o da un preamplificatore. Ciascuno dei due ingressi dispone di un controllo del livello del segnale in ingresso che consente di impostare la sensibilità richiesta. È possibile utilizzare un interruttore per combinare i suoi ingressi e uno dei due connettori di ingresso può essere utilizzato come uscita di linea per aumentare il numero di amplificatori che funzionano in parallelo. Le caratteristiche dell'UMZCH includono un fattore di smorzamento degli altoparlanti commutabile per ottimizzare il suono in diverse condizioni acustiche.

Principali caratteristiche tecniche

Tensione di ingresso nominale. B................1.1
Potenza di uscita nominale di ciascuno dei due canali, W,
a Kg = 1% e resistenza al carico
4 0m......400
8 0m...................220
Gamma di frequenza operativa, Hz, con irregolarità -0,5 dB...............20...20000
Velocità di variazione del segnale di uscita, V/μs........25
Coefficiente di distorsione armonica del segnale con un livello di 1 dB,%, non di più
alla frequenza di 1 kHz........0,01
nella gamma di frequenza operativa...0,1
Rapporto segnale/rumore+fondo, dB................96
Deviazione massima di tensione consentita nella rete, V.................170...270
Resistenza al carico minima. Ohm....2.5
Dimensioni d'ingombro, mm............................430х90х482
Peso, kg, non di più..............16

L'amplificatore dispone di indicatori del livello del segnale di uscita e dei suoi limiti, del sovraccarico di uscita, nonché di indicatori per l'arresto di emergenza degli altoparlanti e di sovratensione.

Nella fig. La Figura 1 mostra uno schema del canale destro dell'amplificatore e dell'unità di protezione del carico.

L'unità organizzativa KR544UD2A viene utilizzata sull'ingresso UMZCH. ed i circuiti C4R4 e R1C3 limitano la banda delle frequenze amplificate. Riducono la penetrazione delle vibrazioni a frequenza infrasonica e ultrasonica nel PA, che può portare a un sovraccarico dell'amplificatore e delle testine dinamiche. L'amplificatore di tensione su VT1 - VT4 è simile a quello utilizzato in. L'uscita dell'amplificatore operazionale è collegata all'emettitore inseguitore VT3, che, insieme al circuito R6C15, svolge le funzioni di un convertitore tensione-corrente. Questa corrente scorre attraverso la cascata dall'OB al VT2 fino all'amplificatore di tensione sul VT1.

Inoltre, la struttura dell'amplificatore è quasi simmetrica: il carico del transistor VT1 è il generatore di corrente su VT4, il circuito di ingresso della successiva cascata di amplificatori di corrente, nonché il resistore R12, che stabilizza la resistenza di carico per VT1. Ciò è stato fatto per ridurre leggermente il guadagno complessivo e aumentare la stabilità dell'amplificatore con un circuito di feedback chiuso. Il successivo amplificatore di corrente è realizzato in tre stadi: VT5, VT10. inoltre - VT11, VT17 e poi VT12 - VT16, VT18 - VT22 (ogni braccio ha cinque transistor collegati in parallelo).

L'unità di protezione da cortocircuito (cortocircuito) nel carico è realizzata utilizzando i transistor VT6, VT7 e VT8. VT9. collegati secondo un circuito analogico a tiristori, rispettivamente per i bracci superiore e inferiore. Quando è spento, questo nodo non ha alcun effetto sullo stadio di uscita. Quando si verificano le condizioni per l'intervento della protezione, i transistor del corrispondente braccio dello stadio di uscita sono completamente chiusi. Pertanto, il consumo di corrente del PA durante un cortocircuito e la tensione di ingresso nominale saranno addirittura inferiori rispetto alla modalità inattiva, pertanto, durante un cortocircuito in uscita, l'amplificatore di potenza non si guasta.

Il resistore R14 è necessario per il corretto funzionamento della protezione da cortocircuito. Ad esempio, quando il braccio superiore del circuito è sovraccarico, i transistor VT6 si aprono. VT7 e la tensione residua alla base di VT5 relativa all'uscita non supera 0,8 V. Se questo resistore non è presente, la tensione di polarizzazione sui diodi (circa 2,6 V) porterà ad un aumento della tensione di polarizzazione per il braccio inferiore dello stadio di uscita e suo azionamento.

A differenza di altri dispositivi di protezione che spengono i transistor di uscita, l'unità proposta ritorna automaticamente allo stato originale quando viene ripristinato il carico con una resistenza di 2,5...16 Ohm e un segnale utile con un livello pari al 25% del valore nominale o superiore viene fornito all'ingresso dell'amplificatore. I circuiti R18C13 e R19C14 eliminano la possibilità di falso intervento della protezione a causa di uno sfasamento della corrente nel carico dovuto alla sua natura reattiva.

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Nello stadio di uscita, i transistor dello stadio pre-finale funzionano in modalità AB con una corrente di riposo di circa 100 mA, determinata dalla tensione di polarizzazione sui diodi VD9-VD12 e sui resistori R24, R35. La loro resistenza relativamente bassa consente a questo stadio di funzionare in modalità piccolo segnale direttamente al carico e riduce il tempo di scarica della capacità SBE dei transistor dello stadio terminale, riducendone le distorsioni di commutazione. Questi transistor funzionano in modalità B, quindi non richiedono circuiti di compensazione termica o regolazione della corrente di riposo.

L'indicatore per la limitazione del segnale di uscita e del cortocircuito in uscita è alimentato da impulsi di polarità negativa all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1, che si verificano a seguito di un'interruzione nel circuito del sistema operativo quando il segnale di uscita è limitato o l'unità di protezione viene attivata.

Il dispositivo per ritardare la connessione del carico e disconnetterlo quando appare una tensione costante all'uscita degli amplificatori è comune a entrambi i canali. Quando l'alimentazione è accesa, il condensatore C19 viene caricato tramite il resistore R49. fornendo un ritardo nell'apertura dei transistor VT25, VT27 e nell'attivazione del relè K1 di 2 s. Quando all'uscita di uno degli amplificatori appare una tensione costante, con polarità positiva, il transistor VT23 si aprirà e, in caso di polarità negativa, VT24 si aprirà, bloccando i transistor VT25, VT27 e spegnendo il relè.

Gli altoparlanti vengono spenti dall'unità di protezione e quando la tensione nella rete aumenta sopra i 250 V (VT26. VD17-VT19. R51-R53). Come dimostra la pratica, il superamento della tensione di alimentazione avviene molto più spesso di quanto ci si potrebbe aspettare. Quando la tensione di alimentazione dell'unità di protezione aumenta, la corrente che scorre attraverso i diodi zener VD17-VD19 apre il transistor VT26, di conseguenza, l'indicazione di tensione di rete in eccesso si accende e il transistor VT23 si apre, il che porta alla disconnessione del carico . È possibile continuare il funzionamento dopo aver spostato l'interruttore della tensione di rete sulla posizione "250 V".

Lo schema dell'alimentazione, del display e delle interconnessioni di entrambi i canali è mostrato in Fig. 2. La numerazione delle connessioni di interconnessione della scheda PA e della scheda di protezione CA, nonché della scheda indicatore, corrisponde alla numerazione dei pin delle piastre di contatto nei corrispondenti disegni del posizionamento degli elementi sui circuiti stampati. Ciascuno dei due ingressi dell'amplificatore è dotato di un regolatore del livello del segnale di ingresso (resistori variabili R1, R2), che consente di impostare la sensibilità richiesta. L'interruttore a pulsante SB1 può combinare i suoi ingressi.

In UMZCH è possibile cambiare il grado di smorzamento degli altoparlanti utilizzati in diverse condizioni acustiche. Quando l'amplificatore viene commutato sulla modalità ad alta impedenza di uscita (viene premuto il pulsante SB2 "Out. N/V"), l'impedenza di uscita dell'amplificatore aumenta a 8...10 Ohm a causa dell'introduzione del feedback di corrente nell'amplificatore da resistori R3, R4. Questo. come dimostra la pratica, questo è il valore ottimale per la maggior parte degli altoparlanti. Tuttavia, può essere facilmente modificato in qualsiasi direzione selezionando il resistore R2 sulla scheda dell'amplificatore.

Si noti che la modalità di maggiore impedenza di uscita aumenta significativamente l'affidabilità degli altoparlanti. Il fatto è che l'aumento dell'impedenza di uscita dell'amplificatore aiuta a ridurre le perdite attive nell'altoparlante, il che consente di sfruttare più pienamente le sue capacità e, inoltre, di ridurre significativamente la distorsione di intermodulazione. La modalità ad alta impedenza di uscita riduce anche lo sfasamento della corrente nello stadio di uscita rispetto al segnale di ingresso.

L'amplificatore è dotato di indicatori per il monitoraggio della modalità operativa. Si tratta di indicatori per l'accensione dell'alimentazione (HL9), lo spegnimento di emergenza degli altoparlanti (HL7) e l'indicatore HL8. indica lo spegnimento forzato del carico a causa di un pericoloso eccesso di tensione di alimentazione. Indicatori di potenza del segnale HL2 e HL3. HL5 e HL6 hanno valori di soglia di 5, 20 dB e mostrano anche la sua limitazione (LED HL1, HL4) per ciascun canale separatamente. Oltre alla limitazione, gli stessi indicatori segnalano un cortocircuito all'uscita di un qualsiasi canale (se gli altri indicatori di livello non sono illuminati).

L'alimentazione dell'amplificatore è semplificata al massimo. L'UMZCH stesso è alimentato da un raddrizzatore con una tensione di 70 V; l'unità di protezione e indicazione utilizza il proprio raddrizzatore, collegato ad un avvolgimento separato del trasformatore di potenza. I ventilatori Ml, M2 sono progettati per soffiare i dissipatori di calore di transistor potenti.

A quanto pare, anche lo scopo dell'interruttore SB5 richiede una spiegazione: in un sistema di amplificazione del suono è installato in una posizione in cui viene raggiunto il minimo rumore di fondo derivante dalle interferenze dell'alimentazione.

Costruzione e dettagli

L'aspetto dell'amplificatore è mostrato in Fig. 3 (dal pannello posteriore). I suoi componenti principali sono posizionati su un telaio metallico con coperchio. Sul pannello frontale con fori asolati sono presenti ventole per la ventilazione forzata dei dissipatori di calore dei potenti transistor dell'amplificatore, oltre a una scheda di indicazione della modalità operativa. Il pannello posteriore è dotato di connettori per il collegamento dei cavi di segnale e di un cavo di alimentazione a tre fili, interruttori per il limite della tensione di rete e il fattore di smorzamento degli altoparlanti e un portafusibili.

L'amplificatore è montato principalmente su tre schede: la scheda dell'amplificatore, la scheda di indicazione e la scheda del raddrizzatore di potenza. Sulla scheda dell'amplificatore sono presenti due canali PA con dissipatori di calore per i transistor di uscita e un'unità di protezione degli altoparlanti. Il circuito stampato (le sue dimensioni sono 355x263 mm) e la disposizione degli elementi che solitamente sono raffigurati a grandezza naturale nella rivista sono mostrati in Fig. 4 (p. 40,41) su una scala dell'85%.

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Nell'unità di protezione del carico è possibile utilizzare un relè RP21, che ha quattro gruppi di contatti (due in parallelo), oppure un REK34 o simile con una tensione operativa di 24 V. “Radiatori” di tipo P1, prodotti da Vinnitsa PA Come dissipatori di calore vengono utilizzati i "Mayak" (TU 8.650.) 022) con piattaforme fresate per l'installazione di due potenti transistor (KT8101A o KT8102A) ciascuno.

I dissipatori di calore vengono raffreddati utilizzando la ventilazione di scarico di due ventole VVF71. installato dietro il pannello frontale dell'amplificatore. È altamente indesiderabile installarli sul pannello posteriore a causa dell'elevato livello di interferenza dei loro motori.

Il design della scheda consente inoltre l'utilizzo di dissipatori di calore autocostruiti per sei transistor (per ciascun braccio) con una superficie dissipante di almeno 600 cm e raffreddamento forzato. La scheda dell'amplificatore si trova nell'alloggiamento dell'amplificatore stesso in questo modo. che gli ingressi e le uscite del segnale di entrambi i canali si trovano sul pannello posteriore.

Come già indicato, l'amplificatore ha un fattore di smorzamento commutabile, implementato attivando il loop OO. Resistori R3. R4 nella fig. 2 - I sensori di corrente di carico utilizzati per modificare il fattore di smorzamento sono costituiti da dieci resistori MLT-0,5 collegati in parallelo con una resistenza di 1 Ohm. L'uso di resistori a filo avvolto è indesiderabile.

L'induttanza L1 (vedi Fig. 1) è avvolta direttamente sul resistore R55 MLT-2 con filo PEV-2 da 0,8 mm in uno strato (prima del riempimento). Condensatori di blocco - K73-11. nel filtro di potenza - K50-18. Il trasformatore di potenza è realizzato su un nucleo magnetico a nastro di tipo ШЛ40Х45 mm. I suoi dati di avvolgimento sono riportati nella tabella.

I transistor dello stadio di uscita KT8101A e KT8102A devono essere selezionati in base al guadagno - non meno di 25 e non più di 60 e, soprattutto, in base alla tensione massima e ^ per determinare questo parametro è necessario assemblare un semplice dispositivo costituito da un raddrizzatore di tensione alternata fino a 300...350 V, un resistore con una resistenza di 24...40 kOhm (potenza 2 W) e un voltmetro con limite di 500 V (Fig. 5). Un transistor con base chiusa e terminali di emettitore è collegato alla sorgente tramite un resistore limitatore di corrente. Un voltmetro collegato in parallelo al transistor registra la tensione di rottura a valanga del transistor in prova, che sarà il suo limite. I transistor devono essere selezionati con una tensione di rottura di almeno 250 V. Ignorare questo requisito può portare al guasto dell'amplificatore durante il funzionamento.

La scheda raddrizzatore di potenza (mostrata in Fig. 6 in scala 1:2) viene installata sui terminali dei condensatori di filtro del raddrizzatore e fissata con le apposite viti.

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L'installazione del filo comune e dei circuiti di alimentazione viene eseguita utilizzando un filo a trefoli con una sezione trasversale di 1,2 mm2. Inoltre, l'installazione del filo comune dai raddrizzatori alla scheda dell'amplificatore e al sezionatore di carico viene eseguita utilizzando fili separati quanto più corti possibile.

Nella fig. La Figura 7 mostra un disegno del circuito stampato degli indicatori e la posizione degli elementi. I LED sono installati in modo che le loro estremità sporgano leggermente sulla superficie del pannello frontale dell'amplificatore.

ACCENSIONE E CONFIGURAZIONE

Per configurare l'amplificatore avrete bisogno di un oscilloscopio e di un generatore 3H. Autotrasformatore LATR per tensione 0 - 250 V con corrente di carico fino a 2 A ed equivalenti di carico resistivo. L'amplificatore è collegato ai terminali di uscita dell'autotrasformatore tramite un cavo ausiliario, che consente di collegare un voltmetro e un amperometro CA al circuito di alimentazione.

Innanzitutto è necessario impostare l'interruttore della tensione di rete sulla posizione “220 V” e controllare il funzionamento dell'alimentatore, poi il funzionamento dell'unità di protezione del carico applicando una tensione costante di 2...3 V (alternativamente di diverse polarità ) al terminale sinistro dei resistori R47 o R48 secondo lo schema. Dopo essersi assicurati che l'unità funzioni, è necessario impostare la soglia di disconnessione del carico utilizzando un resistore R52 regolato quando la tensione di rete aumenta a 250 V e oltre.

La fase successiva è la più cruciale. Dopo aver collegato uno dei canali dell'amplificatore tramite circuiti ±70 V (l'alimentazione di rete deve essere fornita tramite un fusibile con una corrente massima non superiore a 1 A) e monitorato il consumo di corrente con un amperometro e il segnale di uscita con un oscilloscopio, è necessario aumentare molto lentamente la tensione di alimentazione dell'autotrasformatore da zero al valore nominale. Il consumo di corrente dello stadio di uscita non deve superare i 250 mA, altrimenti spegnere immediatamente l'alimentazione e controllare attentamente l'installazione.

Inizialmente, all'uscita dell'amplificatore apparirà una tensione costante di polarità positiva. Quando il suo valore raggiunge circa la metà della tensione nominale di alimentazione, la tensione di uscita risulta bruscamente prossima allo zero a causa dell'attivazione dell'azione OOS. La caduta di tensione sui resistori R24 e R25 dovrebbe essere 200...250 mV, che corrisponde alla corrente di riposo dei transistor VT11, VT17 entro 60...85 mA. Se necessario, vengono selezionati i diodi VD9-VD12 o uno dei VD9 - VD11 viene sostituito con germanio.

Successivamente, controllare il funzionamento dell'UMZCH senza carico dal generatore 3CH. Dopo aver impostato la frequenza su 1...2 kHz, aumentare gradualmente il segnale all'ingresso dell'amplificatore e assicurarsi che sia corretto. che l'ampiezza della sua tensione di uscita sia almeno 50 V. L'indicatore di sovraccarico dovrebbe accendersi quando il segnale di uscita inizia a essere limitato. Successivamente, dopo aver sostituito il fusibile con un altro (per una corrente di 5 - 7 A), utilizzare un oscilloscopio per osservare il funzionamento dell'amplificatore sotto carico su un potente resistore con una resistenza prima di 8 e poi di 4 Ohm. L'ampiezza del segnale illimitato deve essere rispettivamente almeno 46 e 42 V. La possibile eccitazione ad HF in alcuni casi viene eliminata selezionando i condensatori C9, SY. C15 e quando si sostituiscono potenti transistor: C11, C12.

Il controllo del funzionamento in modalità di maggiore resistenza di uscita deve essere eseguito con un carico con una resistenza di 4 ohm: è con un carico tale che il segnale dal sensore di corrente è approssimativamente uguale all'ingresso e non si verifica alcun cambiamento evidente nel guadagno. Se, dopo aver attivato questa modalità, viene rilevata l'autoeccitazione, è necessario aumentare la capacità del condensatore di correzione di fase C10 nel circuito OOS.

Successivamente, è necessario assicurarsi che l'unità di protezione da cortocircuito nel circuito di carico funzioni (è meglio eseguire questo test in modalità a bassa resistenza di uscita). Per fare ciò, innanzitutto, sotto un carico con una resistenza di 8 Ohm e un'oscillazione della tensione di uscita di 20...30 V, ponticellare le basi VT6, VT7. e poi VT8, VT9. In questo caso, le semionde positiva e negativa dovrebbero essere "tagliate" rispettivamente sull'oscillogramma del segnale di uscita.

Dopo questa procedura è necessario verificare la risposta dell'amplificatore ad un carico con resistenza di 0,33 Ohm e potenza di 3 - 6 W, simulando un corto circuito. Rimuovere il segnale in ingresso, collegare un amperometro al circuito di alimentazione di uno dei bracci e un voltmetro all'uscita. Con questo carico collegato all'uscita, aumentare lentamente la tensione di ingresso monitorando la tensione di uscita, il consumo di corrente e la forma d'onda. Ad un livello di tensione di uscita di 2,1...2,3 V, dovrebbe essere attivata la protezione di un braccio (solitamente quello superiore nel circuito, la forma del segnale è mostrata in Fig. 8,a); con un ulteriore aumento della tensione, dovrebbe intervenire la protezione dell'altro braccio (Fig. 8.6 ). Il consumo di corrente dovrebbe scendere a 160...200 mA. Successivamente, il controllo del funzionamento dell'UMZCH può essere considerato completo.

I transistor nello stadio finale dello stadio di uscita dell'amplificatore funzionano praticamente senza polarizzazione iniziale. Convertendoli in modalità classe AB è possibile ridurre le distorsioni non lineari alle alte frequenze di circa 6...8 volte. La versione più semplice dell'unità di spostamento è mostrata in Fig. 9. È acceso invece di quattro diodi di polarizzazione, punto “A” - sul collettore VT1. punto "B" - al collettore VT4. Anche in questo caso è esclusa la resistenza R12. Il sensore di temperatura (transistor VT28) è installato sul dissipatore di calore il più vicino possibile al potente transistor dello stadio di uscita, che si trova nelle peggiori condizioni di raffreddamento. Quando si utilizza questa unità, è necessario aumentare la resistenza dei resistori R24, R35 a 12 - 15 Ohm.

La regolazione della corrente di riposo è la seguente. Innanzitutto, il motore del resistore variabile R58 viene portato nella posizione più alta nel diagramma. Una volta fornita l'alimentazione, la corrente di riposo è impostata su 150...180 mA. Successivamente, con il carico collegato e la tensione di uscita nominale, l'amplificatore viene riscaldato per 10...15 minuti. La corrente di riposo viene misurata nuovamente. Se è inferiore a quella originale, è necessario aumentare leggermente la resistenza R60 nel circuito dell'emettitore VT28 e ripetere la procedura di regolazione fino ad ottenere approssimativamente la stessa corrente di riposo negli stati freddo e caldo. Gli svantaggi di questa unità sono la presenza di un resistore di sintonia e la grande inerzia del circuito termico di protezione ambientale.

Il dispositivo per la regolazione automatica della corrente di riposo secondo il circuito mostrato in Fig. è esente da questi inconvenienti. 10. Il principio del suo funzionamento è misurare la caduta di tensione sui resistori R63, R64 - sensori di corrente di riposo dei transistor di uscita, con successivo controllo della corrente dei transistor optoaccoppiatori U1, collegati al posto dei diodi di polarizzazione. Con un segnale sufficientemente grande, i transistor VT29 e VT30 funzionano quasi alternativamente: quando uno dei nick è in uno stato di saturazione, l'altro è in uno stato attivo, controllando l'accoppiatore ottico e la corrente di riposo. E viceversa. L'unità non richiede impostazioni, tuttavia è possibile correggere la corrente di riposo selezionando il resistore R58. Dopo l'accensione, la corrente di quiescenza dell'UMZCH è pari a zero per 8...10 s, quindi aumenta gradualmente fino alla normalità. In un amplificatore con regolazione automatica della corrente di riposo, la resistenza dei resistori R24, R35 può essere aumentata a 12-15 Ohm.

È possibile introdurre una regolazione graduale dell'impedenza di uscita nell'amplificatore. Per fare ciò è sufficiente sostituire l'interruttore di smorzamento SB2 con un doppio resistore variabile con una resistenza di 2...4 kOhm e ridurre la resistenza R2 a 100 Ohm per espandere il campo di regolazione della resistenza di uscita (in aumento).

I transistor di potenza dello stadio di uscita possono essere sostituiti con 2SC3281 e 2SA1302. 2SA1216 e 2SC2922, 2SA1294 e 2SC3263 (in questo caso non è necessario selezionare i transistor). KT940A e KT9P5A possono essere sostituiti con KT851 e KT850 con qualsiasi indice di lettere.

LETTERATURA
1. Kletsov V. Amplificatore a bassa frequenza con bassa distorsione. - Radio, 1983. N. 7. p. 51-53.
2. Sukhov N. UMZCH di alta fedeltà. - Radio. 1989. N. 6. pag. 55 - 57.
3. Zuev P. Amplificatore con feedback multi-loop. - Radio. 1984. N. 11. pag. 29-32.
4. Ageev S. L'UMZCH dovrebbe avere una bassa resistenza di uscita? - Radio. 1997, n° 4, pag. 14-16.

Presentiamo il circuito di un amplificatore ad alta potenza assemblato utilizzando transistor importati 2SC5200 e 2SA1943. Con l'alimentatore specificato il circuito sviluppa una potenza di 500 Watt su un carico di 4 ohm. È anche possibile aumentare la potenza aumentando l'alimentazione dell'UMZCH.

L'autore dello schema offre due opzioni per lo schema. Il primo circuito è di 300 watt: lo considereremo in altri articoli, ma per ora ci concentreremo sul secondo circuito dell'amplificatore, la cui potenza arriva fino a un kilowatt se alimentato a 100 volt!

Parametri tecnici dell'amplificatore: Potenza in uscita: 500 W/4 Ohm, 250 W/8 Ohm. Impedenza minima degli altoparlanti: 2 Ohm. Gamma di frequenza: 10-20000 Hz/-3 dB. Distorsione armonica totale, rumore, inferiore allo 0,06%. Tensione ULF massima consentita: 100 V.

Si consiglia di utilizzare transistor bipolari di alta qualità delle serie 2SC5200 e 2SA1943 prodotti da Toshiba negli stadi di uscita. Un amplificatore così potente richiede potenti dissipatori di calore; si trovano sui lati della scheda, hanno un'altezza di 70 mm, una larghezza di 45 mm e una lunghezza di 270 mm.

La corrente di riposo dei transistor è regolata da un resistore variabile da 2,2 kOhm. Per cominciare, dovresti collegare solo uno degli stadi di uscita, dopo che l'amplificatore è in funzione, puoi già saldare tutti gli altri transistor. La corrente di riposo dei transistor è impostata su 30 mA per ciascuno dei transistor dello stadio di uscita.

Per alimentare un dispositivo del genere, è necessaria una potente fonte di almeno 1 kilowatt (1000 watt). Come hai capito, un amplificatore del genere è destinato agli altoparlanti dei concerti, ma forse ci sono amanti della musica che vogliono alimentare un subwoofer da kilowatt a casa e provocare un terremoto locale, e tale potenza ne è perfettamente capace!

– Il vicino ha smesso di bussare al termosifone. Ho alzato il volume della musica in modo da non poterlo sentire.
(Dal folklore audiofilo).

L'epigrafe è ironica, ma l'audiofilo non è necessariamente “malato di testa” con il volto di Josh Ernest durante un briefing sui rapporti con la Federazione Russa, che è “elettrizzato” perché i suoi vicini sono “felici”. Qualcuno vuole ascoltare musica seria a casa come in sala. A questo scopo è necessaria la qualità dell'attrezzatura, che tra gli amanti del volume dei decibel in quanto tale semplicemente non si adatta dove le persone sane di mente hanno una mente, ma per quest'ultima va oltre la ragione dai prezzi degli amplificatori adatti (UMZCH, frequenza audio amplificatore di potenza). E qualcuno lungo la strada ha il desiderio di unirsi ad aree di attività utili ed entusiasmanti: la tecnologia di riproduzione del suono e l'elettronica in generale. Che nell’era del digitale sono indissolubilmente legate e possono diventare una professione altamente redditizia e prestigiosa. Il primo passo ottimale in questa materia sotto tutti gli aspetti è realizzare un amplificatore con le tue mani: È l'UMZCH che permette, con una formazione iniziale basata sulla fisica scolastica sullo stesso tavolo, di passare dai progetti più semplici per mezza serata (che però “cantano” bene) alle unità più complesse, attraverso le quali una buona la rock band suonerà con piacere. Lo scopo di questa pubblicazione è evidenziare le prime tappe di questo percorso per principianti e, magari, trasmettere qualcosa di nuovo a chi ha esperienza.

Protozoi

Quindi, per prima cosa, proviamo a creare un amplificatore audio che funzioni. Per approfondire a fondo l'ingegneria del suono, dovrai padroneggiare gradualmente molto materiale teorico e non dimenticare di arricchire la tua base di conoscenze man mano che avanzi. Ma qualsiasi “intelligenza” è più facile da assimilare quando vedi e senti come funziona “nell’hardware”. Anche in questo articolo non faremo a meno della teoria: cosa devi sapere prima e cosa può essere spiegato senza formule e grafici. Nel frattempo basterà saper usare un multitester.

Nota: Se non hai ancora saldato i componenti elettronici, tieni presente che i suoi componenti non possono surriscaldarsi! Saldatore - fino a 40 W (preferibilmente 25 W), tempo di saldatura massimo consentito senza interruzione - 10 s. Il perno saldato per il dissipatore di calore viene tenuto a 0,5-3 cm dal punto di saldatura sul lato del corpo del dispositivo con una pinzetta medica. Non è possibile utilizzare acidi e altri flussi attivi! Saldatura - POS-61.

A sinistra nella Fig.- il più semplice UMZCH, "che funziona e basta". Può essere assemblato utilizzando transistor sia al germanio che al silicio.

Su questo bambino è conveniente apprendere le basi per impostare un UMZCH con collegamenti diretti tra cascate che danno il suono più chiaro:

• Prima di accendere l'alimentazione per la prima volta, spegnere il carico (altoparlante);
• Invece di R1, saldiamo una catena di un resistore costante da 33 kOhm e un resistore variabile (potenziometro) da 270 kOhm, ad es. prima nota quattro volte meno, e il secondo ca. il doppio del taglio rispetto all'originale secondo lo schema;
• Forniamo alimentazione e, ruotando il potenziometro, nel punto contrassegnato da una croce, impostiamo la corrente di collettore indicata VT1;
• Togliamo l'alimentazione, dissaldiamo i resistori temporanei e misuriamo la loro resistenza totale;
• Impostiamo come R1 un resistore con valore della serie standard più vicino a quello misurato;
• Sostituiamo R3 con una catena da 470 Ohm costanti + potenziometro da 3,3 kOhm;
• Come secondo i paragrafi. 3-5, V. E impostiamo la tensione pari alla metà della tensione di alimentazione.

Il punto a, da dove viene rimosso il segnale al carico, è il cosiddetto. punto medio dell'amplificatore. In UMZCH con alimentazione unipolare, è impostato sulla metà del suo valore e in UMZCH con alimentazione bipolare - zero rispetto al filo comune. Questa operazione si chiama regolazione del bilanciamento dell'amplificatore. Negli UMZCH unipolari con disaccoppiamento capacitivo del carico, non è necessario spegnerlo durante la configurazione, ma è meglio abituarsi a farlo di riflesso: un amplificatore bipolare sbilanciato con un carico collegato può bruciare la propria potenza e costosi transistor di uscita o anche un potente altoparlante "nuovo, buono" e molto costoso.

Nota: i componenti che richiedono selezione in fase di impostazione del dispositivo nel layout sono indicati negli schemi o con un asterisco (*) o con un apostrofo (').

Al centro della stessa fig.- un semplice UMZCH su transistor, che sviluppa già potenza fino a 4-6 W con un carico di 4 ohm. Sebbene funzioni come il precedente, nel cosiddetto. classe AB1, non destinata al suono Hi-Fi, ma se sostituisci un paio di questi amplificatori di classe D (vedi sotto) in altoparlanti per computer cinesi economici, il loro suono migliora notevolmente. Qui impariamo un altro trucco: è necessario posizionare potenti transistor di uscita sui radiatori. I componenti che richiedono un raffreddamento aggiuntivo sono delineati con linee tratteggiate nei diagrammi; tuttavia, non sempre; a volte - indicando l'area dissipativa richiesta del dissipatore di calore. L'impostazione di questo UMZCH sta bilanciando utilizzando R2.

A destra nella Fig.- non ancora un mostro da 350 W (come mostrato all'inizio dell'articolo), ma già una bestia abbastanza solida: un semplice amplificatore con transistor da 100 W. Puoi ascoltare la musica attraverso di esso, ma non l'Hi-Fi, la classe operativa è AB2. Tuttavia, è abbastanza adatto per allestire un'area picnic o una riunione all'aperto, un'aula magna scolastica o un piccolo centro commerciale. Un gruppo rock amatoriale, con un tale UMZCH per strumento, può esibirsi con successo.

Ci sono altri 2 trucchi in questo UMZCH: in primo luogo, in amplificatori molto potenti, anche lo stadio di pilotaggio dell'uscita potente deve essere raffreddato, quindi VT3 viene posizionato su un radiatore da 100 kW o più. vedi Per l'uscita sono necessari radiatori VT4 e VT5 da 400 mq. vedere In secondo luogo, gli UMZCH con alimentazione bipolare non sono affatto bilanciati senza carico. Prima l'uno o l'altro transistor di uscita va in interdizione e quello associato va in saturazione. Quindi, alla massima tensione di alimentazione, i picchi di corrente durante il bilanciamento possono danneggiare i transistor di uscita. Pertanto, per il bilanciamento (R6, avete indovinato?), l'amplificatore è alimentato da +/–24 V e, invece del carico, è accesa una resistenza a filo avvolto da 100...200 Ohm. A proposito, gli scarabocchi in alcuni resistori nel diagramma sono numeri romani, che indicano la potenza di dissipazione del calore richiesta.

Nota: Una fonte di alimentazione per questo UMZCH necessita di una potenza di 600 W o più. Condensatori di filtro anti-aliasing - da 6800 µF a 160 V. Parallelamente ai condensatori elettrolitici dell'IP, sono inclusi condensatori ceramici da 0,01 µF per prevenire l'autoeccitazione alle frequenze ultrasoniche, che possono bruciare istantaneamente i transistor di uscita.

Sui lavoratori sul campo

Sul sentiero. riso. - un'altra opzione per un UMZCH abbastanza potente (30 W e con una tensione di alimentazione di 35 V - 60 W) su potenti transistor ad effetto di campo:

Il suono che ne deriva soddisfa già i requisiti per l'Hi-Fi entry-level (a meno che, ovviamente, l'UMZCH funzioni sui corrispondenti sistemi acustici e altoparlanti). I potenti driver da campo non richiedono molta potenza per funzionare, quindi non esiste una cascata di pre-alimentazione. Anche i transistor ad effetto di campo più potenti non bruciano gli altoparlanti in caso di malfunzionamento: si bruciano essi stessi più velocemente. Anche sgradevole, ma comunque più economico rispetto alla sostituzione di una costosa testata per basso (GB). Questo UMZCH non richiede bilanciamento o aggiustamento in generale. Come progetto per principianti, ha un solo inconveniente: i potenti transistor ad effetto di campo sono molto più costosi dei transistor bipolari per un amplificatore con gli stessi parametri. I requisiti per i singoli imprenditori sono simili a quelli precedenti. case, ma la sua potenza necessaria è di 450 W. Radiatori – da 200 mq. cm.

Nota: ad esempio, non è necessario costruire potenti UMZCH su transistor ad effetto di campo per la commutazione degli alimentatori. computer Quando si tenta di "guidarli" nella modalità attiva richiesta per UMZCH, semplicemente si bruciano oppure il suono è debole e "nessuna qualità". Lo stesso vale, ad esempio, per i potenti transistor bipolari ad alta tensione. dalla scansione della linea dei vecchi televisori.

Dritto

Se hai già mosso i primi passi, allora è del tutto naturale voler costruire Classe Hi-Fi UMZCH, senza addentrarsi troppo nella giungla teorica. Per fare ciò, dovrai espandere la tua strumentazione: avrai bisogno di un oscilloscopio, un generatore di frequenze audio (AFG) e un millivoltmetro CA con la capacità di misurare la componente CC. È meglio prendere come prototipo per la ripetizione l'UMZCH di E. Gumeli, descritto in dettaglio in Radio n. 1, 1989. Per costruirlo avrete bisogno di alcuni componenti disponibili poco costosi, ma la qualità soddisfa requisiti molto elevati: accensione fino a 60 W, banda 20-20.000 Hz, irregolarità della risposta in frequenza 2 dB, fattore di distorsione non lineare (THD) 0,01%, livello di rumore proprio –86 dB. Tuttavia, la configurazione dell'amplificatore Gumeli è piuttosto difficile; se riesci a gestirlo, puoi affrontarne qualsiasi altro. Tuttavia, alcune delle circostanze attualmente note semplificano notevolmente la creazione di questo UMZCH, vedi sotto. Tenuto conto di ciò e del fatto che non tutti riescono ad accedere agli archivi della Radio, è opportuno ripeterne i punti principali.

Schemi di un semplice UMZCH di alta qualità

I circuiti Gumeli UMZCH e le relative specifiche sono mostrati nell'illustrazione. Radiatori di transistor di uscita – da 250 mq. vedere per UMZCH in Fig. 1 e da 150 mq. vedere l'opzione secondo la fig. 3 (numerazione originaria). I transistor dello stadio pre-uscita (KT814/KT815) sono installati su radiatori piegati da piastre di alluminio 75x35 mm con uno spessore di 3 mm. Non è necessario sostituire KT814/KT815 con KT626/KT961; il suono non migliora sensibilmente, ma la configurazione diventa seriamente difficile.

Questo UMZCH è molto critico per l'alimentazione, la topologia di installazione e in generale, quindi deve essere installato in una forma strutturalmente completa e solo con una fonte di alimentazione standard. Quando si tenta di alimentarlo da un alimentatore stabilizzato, i transistor di uscita si bruciano immediatamente. Pertanto, nella Fig. Vengono forniti i disegni dei circuiti stampati originali e le istruzioni di installazione. A loro possiamo aggiungere che, in primo luogo, se alla prima accensione si avverte "eccitazione", la combattono modificando l'induttanza L1. In secondo luogo, i cavi delle parti installate sulle schede non devono essere più lunghi di 10 mm. In terzo luogo, è estremamente indesiderabile modificare la topologia dell'installazione, ma se è veramente necessario, deve essere presente uno schermo del telaio sul lato dei conduttori (anello di terra, evidenziato a colori nella figura), e i percorsi di alimentazione devono passare fuori di esso.

Nota: interruzioni nei binari a cui sono collegate le basi di potenti transistor - tecnologici, per la regolazione, dopo di che vengono sigillati con gocce di saldatura.

L'impostazione di questo UMZCH è notevolmente semplificata e il rischio di incontrare "eccitazione" durante l'uso è ridotto a zero se:

• Ridurre al minimo l'installazione di interconnessione posizionando le schede su radiatori di transistor potenti.
• Abbandonare completamente i connettori all'interno, eseguendo tutta l'installazione solo mediante saldatura. Quindi non ci sarà bisogno di R12, R13 in versione potente o R10 R11 in versione meno potente (sono punteggiati nei diagrammi).
• Utilizzare cavi audio in rame privi di ossigeno di lunghezza minima per l'installazione interna.

Se queste condizioni sono soddisfatte, non ci sono problemi con l'eccitazione e la configurazione dell'UMZCH si riduce alla procedura di routine descritta in Fig.

Fili per il suono

I cavi audio non sono un'invenzione inutile. La necessità del loro utilizzo attualmente è innegabile. Nel rame con una miscela di ossigeno, sulle facce dei cristalliti metallici si forma una sottile pellicola di ossido. Gli ossidi metallici sono semiconduttori e se la corrente nel filo è debole senza una componente costante, la sua forma risulta distorta. In teoria, le distorsioni su miriadi di cristalliti dovrebbero compensarsi a vicenda, ma rimane molto poco (apparentemente a causa delle incertezze quantistiche). Sufficiente per farsi notare dagli ascoltatori più esigenti sullo sfondo del suono più puro del moderno UMZCH.

Produttori e commercianti sostituiscono spudoratamente il normale rame elettrico al rame privo di ossigeno: è impossibile distinguere a occhio. Esiste tuttavia un campo di applicazione in cui la contraffazione non è chiara: i cavi a doppino intrecciato per reti informatiche. Se metti una griglia con segmenti lunghi a sinistra, non si avvierà affatto o si bloccherà costantemente. Dispersione del momento, lo sai.

L'autore, quando si parlava solo di cavi audio, si rese conto che, in linea di principio, non si trattava di chiacchiere inutili, soprattutto perché a quel tempo i cavi privi di ossigeno erano stati a lungo utilizzati in apparecchiature speciali, che conosceva bene da il suo lavoro. Poi ho preso e sostituito il cavo standard delle mie cuffie TDS-7 con uno fatto in casa in "vitukha" con fili multi-core flessibili. Il suono, dal punto di vista uditivo, è costantemente migliorato per le tracce analogiche end-to-end, ad es. nel percorso dal microfono dello studio al disco, mai digitalizzato. Le registrazioni in vinile realizzate utilizzando la tecnologia DMM (Direct Metal Mastering) suonavano particolarmente brillanti. Successivamente, l'installazione di interconnessione di tutto l'audio domestico è stata convertita in "vitushka". Quindi persone del tutto casuali, indifferenti alla musica e non informate in anticipo, hanno iniziato a notare il miglioramento del suono.

Come realizzare cavi di interconnessione da doppini intrecciati, vedere dopo. video.

Video: cavi di interconnessione a doppino intrecciato fai-da-te

Sfortunatamente, il flessibile "Vitha" scomparve presto dalla vendita: non reggeva bene nei connettori crimpati. Tuttavia, per informazione dei lettori, i cavi flessibili “militari” MGTF e MGTFE (schermati) sono realizzati solo in rame privo di ossigeno. Il falso è impossibile, perché Sul rame normale, l'isolamento fluoroplastico del nastro si diffonde abbastanza rapidamente. MGTF è ora ampiamente disponibile e costa molto meno dei cavi audio di marca con garanzia. Ha uno svantaggio: non può essere fatto a colori, ma può essere corretto con i tag. Esistono anche fili di avvolgimento privi di ossigeno, vedere di seguito.

Intermezzo teorico

Come possiamo vedere, già nelle prime fasi della padronanza della tecnologia audio, abbiamo dovuto affrontare il concetto di Hi-Fi (High Fidelity), riproduzione del suono ad alta fedeltà. L'Hi-Fi è disponibile in diversi livelli, classificati in base a quanto segue. parametri principali:

1. Banda di frequenza riproducibile.
2. Gamma dinamica: il rapporto in decibel (dB) tra la potenza di uscita massima (picco) e il livello di rumore.
3. Livello di rumore proprio in dB.
4. Fattore di distorsione non lineare (THD) alla potenza di uscita nominale (a lungo termine). Si presuppone che il SOI alla potenza di picco sia pari all'1% o al 2% a seconda della tecnica di misurazione.
5. Irregolarità della risposta in ampiezza-frequenza (AFC) nella banda di frequenza riproducibile. Per gli altoparlanti: separatamente alle frequenze sonore basse (LF, 20-300 Hz), medie (MF, 300-5000 Hz) e alte (HF, 5000-20.000 Hz).

Nota: il rapporto tra i livelli assoluti di qualsiasi valore di I in (dB) è definito come P(dB) = 20log(I1/I2). Se I1

È necessario conoscere tutte le sottigliezze e le sfumature dell'Hi-Fi durante la progettazione e la costruzione di altoparlanti e, per quanto riguarda un UMZCH Hi-Fi fatto in casa per la casa, prima di passare a questi, è necessario comprendere chiaramente i requisiti per la loro potenza richiesta per suono di una determinata stanza, gamma dinamica (dinamica), livello di rumore e SOI. Non è molto difficile ottenere una banda di frequenza di 20-20.000 Hz dall'UMZCH con un'attenuazione ai bordi di 3 dB e una risposta in frequenza irregolare nella gamma media di 2 dB su una base di elementi moderna.

Volume

La potenza dell'UMZCH non è fine a se stessa, deve fornire il volume ottimale di riproduzione del suono in una determinata stanza. Può essere determinato da curve di uguale volume, vedere fig. Nelle zone residenziali non sono presenti rumori naturali inferiori a 20 dB; 20 dB è la natura selvaggia in completa calma. Un livello di volume di 20 dB rispetto alla soglia di udibilità è la soglia di intelligibilità: si può ancora sentire un sussurro, ma la musica viene percepita solo come il fatto della sua presenza. Un musicista esperto può dire quale strumento viene suonato, ma non cosa esattamente.

40 dB - il rumore normale di un appartamento di città ben isolato in una zona tranquilla o di una casa di campagna - rappresenta la soglia di intelligibilità. La musica dalla soglia dell'intelligibilità alla soglia dell'intelligibilità può essere ascoltata con una profonda correzione della risposta in frequenza, principalmente nei bassi. Per fare ciò, la funzione MUTE (silenziamento, mutazione, non mutazione!) viene introdotta nei moderni UMZCH, inclusi, rispettivamente. circuiti di correzione in UMZCH.

90 dB è il livello del volume di un'orchestra sinfonica in un'ottima sala da concerto. 110 dB possono essere prodotti da un'orchestra estesa in una sala dall'acustica unica, di cui non ce ne sono più di 10 al mondo, questa è la soglia della percezione: i suoni più forti vengono ancora percepiti come distinguibili nel significato con uno sforzo di volontà, ma già rumore fastidioso. La zona del volume nei locali residenziali di 20-110 dB costituisce la zona di completa udibilità, e 40-90 dB è la zona di migliore udibilità, in cui ascoltatori inesperti e inesperti percepiscono pienamente il significato del suono. Se, ovviamente, è presente.

Energia

Calcolare la potenza dell'apparecchiatura a un dato volume nell'area di ascolto è forse il compito principale e più difficile dell'elettroacustica. Per te, in condizioni, è meglio passare dai sistemi acustici (AS): calcola la loro potenza utilizzando un metodo semplificato e prendi la potenza nominale (a lungo termine) dell'UMZCH pari all'altoparlante di picco (musicale). In questo caso, l'UMZCH non aggiungerà in modo evidente le sue distorsioni a quelle degli altoparlanti, che sono già la principale fonte di non linearità nel percorso audio. Ma l'UMZCH non dovrebbe essere reso troppo potente: in questo caso, il livello del proprio rumore potrebbe essere superiore alla soglia di udibilità, perché Viene calcolato in base al livello di tensione del segnale di uscita alla massima potenza. Se lo consideriamo in modo molto semplice, allora per una stanza in un normale appartamento o casa e altoparlanti con sensibilità caratteristica normale (uscita audio) possiamo prendere la traccia. Valori di potenza ottimali UMZCH:

• Fino a 8 mq. m – 15-20 W.
• 8-12 mq. m – 20-30 W.
• 12-26 mq. m – 30-50 W.
• 26-50 mq. m – 50-60 W.
• 50-70 mq. m – 60-100 W.
• 70-100 mq. m – 100-150 W.
• 100-120 mq. m – 150-200 W.
• Più di 120 mq. m – determinato mediante calcolo basato su misurazioni acustiche in loco.

Dinamica

La gamma dinamica dell'UMZCH è determinata da curve di uguale volume e valori di soglia per diversi gradi di percezione:

1. Musica sinfonica e jazz con accompagnamento sinfonico - 90 dB (110 dB - 20 dB) ideale, 70 dB (90 dB - 20 dB) accettabile. Nessun esperto può distinguere un suono con una dinamica di 80-85 dB in un appartamento di città da quello ideale.
2. Altri generi musicali seri – 75 dB eccellenti, 80 dB “alle stelle”.
3. Musica pop di ogni genere e colonne sonore di film: 66 dB sono sufficienti per gli occhi, perché... Queste opere vengono compresse già durante la registrazione a livelli fino a 66 dB e anche fino a 40 dB, in modo da poterle ascoltare su qualsiasi cosa.

La gamma dinamica dell'UMZCH, correttamente selezionata per una determinata stanza, è considerata uguale al proprio livello di rumore, preso con il segno +, questo è il cosiddetto. rapporto segnale-rumore.

COSÌ IO

Le distorsioni non lineari (ND) di UMZCH sono componenti dello spettro del segnale di uscita che non erano presenti nel segnale di ingresso. In teoria, è meglio "spingere" l'NI sotto il livello del proprio rumore, ma tecnicamente è molto difficile da implementare. In pratica, tengono conto del cosiddetto. effetto mascherante: a livelli di volume inferiori a ca. A 30 dB, la gamma di frequenze percepite dall'orecchio umano si restringe, così come la capacità di distinguere i suoni in base alla frequenza. I musicisti sentono le note, ma hanno difficoltà a valutare il timbro del suono. Nelle persone che non sentono la musica, l'effetto di mascheramento si osserva già a 45-40 dB di volume. Pertanto, un UMZCH con un THD dello 0,1% (–60 dB da un livello di volume di 110 dB) verrà valutato come Hi-Fi dall'ascoltatore medio, mentre con un THD dello 0,01% (–80 dB) può essere considerato non distorcendo il suono.

Lampade

L'ultima affermazione probabilmente causerà il rifiuto, persino la furia, tra gli aderenti ai circuiti valvolari: dicono, il suono reale è prodotto solo dai tubi, e non solo da alcuni, ma da certi tipi di ottali. Calmatevi, signori: il suono speciale del tubo non è una finzione. Il motivo è lo spettro di distorsione fondamentalmente diverso dei tubi elettronici e dei transistor. Che, a loro volta, sono dovuti al fatto che nella lampada il flusso di elettroni si muove nel vuoto e in essa non compaiono effetti quantistici. Un transistor è un dispositivo quantistico, in cui i portatori di carica minoritari (elettroni e lacune) si muovono nel cristallo, il che è completamente impossibile senza effetti quantistici. Pertanto, lo spettro delle distorsioni valvolari è breve e pulito: in esso sono chiaramente visibili solo le armoniche fino alla 3a - 4a e ci sono pochissime componenti combinatorie (somme e differenze nelle frequenze del segnale di ingresso e nelle loro armoniche). Pertanto, ai tempi dei circuiti del vuoto, la SOI era chiamata distorsione armonica (CHD). Nei transistor, lo spettro delle distorsioni (se sono misurabili, la prenotazione è casuale, vedi sotto) può essere tracciato fino al quindicesimo e ai componenti superiori, e contiene frequenze di combinazione più che sufficienti.

All'inizio dell'elettronica a stato solido, i progettisti di transistor UMZCH utilizzavano per loro il solito SOI "tubo" dell'1-2%; Il suono con uno spettro di distorsione valvolare di questa portata è percepito dagli ascoltatori ordinari come puro. A proposito, il concetto stesso di Hi-Fi non esisteva ancora. Si è scoperto che suonano noiosi e noiosi. Nel processo di sviluppo della tecnologia a transistor, è stata sviluppata la comprensione di cosa sia l'Hi-Fi e di cosa sia necessario.

Attualmente, i crescenti problemi della tecnologia a transistor sono stati superati con successo e le frequenze laterali all'uscita di un buon UMZCH sono difficili da rilevare utilizzando metodi di misurazione speciali. E si può considerare che i circuiti delle lampade siano diventati un'arte. La sua base può essere qualsiasi cosa, perché l’elettronica non può arrivarci? Qui sarebbe appropriata un’analogia con la fotografia. Nessuno può negare che una moderna fotocamera reflex digitale produca un'immagine incommensurabilmente più chiara, più dettagliata e più profonda nella gamma di luminosità e colore rispetto a una scatola di compensato con una fisarmonica. Ma qualcuno, con la Nikon più bella, “scatta foto” del tipo “questo è il mio gatto grasso, si è ubriacato come un bastardo e dorme con le zampe tese”, e qualcuno, usando Smena-8M, usa la pellicola in bianco e nero di Svemov per scatta una foto davanti alla quale c'è una folla di persone ad una mostra prestigiosa.

Nota: e calmati di nuovo: non tutto è così brutto. Oggi, alle lampade UMZCH a basso consumo è rimasta almeno un'applicazione, e non la meno importante, per la quale sono tecnicamente necessarie.

Stand sperimentale

Molti amanti dell'audio, avendo appena imparato a saldare, "entrano immediatamente nei tubi". Ciò non merita assolutamente alcuna censura, anzi. L'interesse per le origini è sempre giustificato e utile, e l'elettronica lo è diventata con le valvole. I primi computer erano a tubi, e anche l'apparecchiatura elettronica di bordo della prima navicella spaziale era a tubi: allora c'erano già i transistor, ma non potevano resistere alle radiazioni extraterrestri. A proposito, a quel tempo anche i microcircuiti delle lampade venivano creati con la massima segretezza! Su microlampade con catodo freddo. L'unica menzione conosciuta di loro in fonti aperte è nel raro libro di Mitrofanov e Pickersgil "Modern receiver and amplifyingtubes".

Ma basta con i testi, arriviamo al punto. Per coloro a cui piace armeggiare con le lampade in Fig. – schema di una lampada da banco UMZCH, destinata specificamente agli esperimenti: SA1 commuta la modalità operativa della lampada di uscita e SA2 commuta la tensione di alimentazione. Il circuito è ben noto nella Federazione Russa, una piccola modifica ha interessato solo il trasformatore di uscita: ora non solo puoi “guidare” il 6P7S nativo in diverse modalità, ma anche selezionare il fattore di commutazione della griglia dello schermo per altre lampade in modalità ultralineare ; per la stragrande maggioranza dei pentodi di uscita e dei tetrodi a fascio è 0,22-0,25 o 0,42-0,45. Per la fabbricazione del trasformatore di uscita, vedere sotto.

Chitarristi e rocker

Questo è proprio il caso in cui non puoi fare a meno delle lampade. Come sapete, la chitarra elettrica è diventata uno strumento solista a tutti gli effetti dopo che il segnale preamplificato dal pickup ha iniziato a passare attraverso un accessorio speciale - un fusore - che ne ha deliberatamente distorto lo spettro. Senza questo, il suono della corda sarebbe troppo acuto e corto, perché il pickup elettromagnetico reagisce solo ai modi delle sue vibrazioni meccaniche nel piano della tavola armonica dello strumento.

Ben presto è emersa una circostanza spiacevole: il suono di una chitarra elettrica con fusore acquisisce piena forza e brillantezza solo ad alti volumi. Ciò è particolarmente vero per le chitarre con pickup di tipo humbucker, che producono il suono più "arrabbiato". Ma che dire di un principiante costretto a provare a casa? Non puoi andare in sala per esibirti senza sapere esattamente come suonerà lo strumento lì. E i fan del rock vogliono solo ascoltare le loro cose preferite a pieno ritmo, e i rocker sono generalmente persone rispettabili e non conflittuali. Almeno quelli che sono interessati alla musica rock e non ai dintorni scioccanti.

Quindi, si è scoperto che il suono fatale appare a livelli di volume accettabili per i locali residenziali, se l'UMZCH è basato su tubi. Il motivo è l'interazione specifica dello spettro del segnale proveniente dal fusore con lo spettro puro e breve delle armoniche del tubo. Anche in questo caso è opportuna un'analogia: una foto in bianco e nero può essere molto più espressiva di una a colori, perché lascia solo il contorno e la luce per la visione.

Coloro che hanno bisogno di un amplificatore a valvole non per esperimenti, ma per necessità tecniche, non hanno il tempo di padroneggiare a lungo le complessità dell'elettronica a valvole, sono appassionati di qualcos'altro. In questo caso, è meglio rendere UMZCH senza trasformatore. Più precisamente, con un trasformatore di uscita di adattamento single-ended che funziona senza magnetizzazione costante. Questo approccio semplifica e accelera notevolmente la produzione del componente più complesso e critico di una lampada UMZCH.

Stadio di uscita a valvole "transformerless" dell'UMZCH e relativi preamplificatori

A destra nella Fig. viene fornito un diagramma di uno stadio di uscita senza trasformatore di un tubo UMZCH e sulla sinistra ci sono le opzioni del preamplificatore per esso. In alto - con un controllo del tono secondo il classico schema Baxandal, che fornisce una regolazione abbastanza profonda, ma introduce una leggera distorsione di fase nel segnale, che può essere significativa quando si utilizza un UMZCH su un altoparlante a 2 vie. Di seguito è riportato un preamplificatore con controllo del tono più semplice che non distorce il segnale.

Ma torniamo alla fine. In numerose fonti straniere, questo schema è considerato una rivelazione, ma uno identico, ad eccezione della capacità dei condensatori elettrolitici, si trova nel Manuale del radioamatore sovietico del 1966. Un grosso libro di 1060 pagine. Allora non esistevano database su Internet e su disco.

Nello stesso punto, a destra nella figura, gli svantaggi di questo schema sono descritti brevemente ma chiaramente. Sul sentiero ne viene fornito uno migliorato, proveniente dalla stessa fonte. riso. sulla destra. In esso, la griglia schermante L2 è alimentata dal punto medio del raddrizzatore anodico (l'avvolgimento anodico del trasformatore di potenza è simmetrico) e la griglia schermante L1 è alimentata attraverso il carico. Se, invece degli altoparlanti ad alta impedenza, accendi un trasformatore corrispondente con altoparlanti normali, come nel precedente. circuito, la potenza di uscita è di ca. 12 W, perché la resistenza attiva dell'avvolgimento primario del trasformatore è molto inferiore a 800 Ohm. SOI di questo stadio finale con uscita del trasformatore - ca. 0,5%

Come realizzare un trasformatore?

I principali nemici della qualità di un potente trasformatore di segnale a bassa frequenza (suono) sono il campo di dispersione magnetica, le cui linee di forza sono chiuse, bypassando il circuito magnetico (nucleo), correnti parassite nel circuito magnetico (correnti di Foucault) e, in misura minore, magnetostrizione nel nucleo. A causa di questo fenomeno, un trasformatore assemblato con noncuranza “canta”, ronza o emette un segnale acustico. Le correnti di Foucault vengono combattute riducendo lo spessore delle piastre del circuito magnetico e isolandole inoltre con vernice durante il montaggio. Per i trasformatori di uscita, lo spessore ottimale della piastra è 0,15 mm, il massimo consentito è 0,25 mm. Non bisogna prendere piastre più sottili per il trasformatore di uscita: il fattore di riempimento del nucleo (l'asta centrale del circuito magnetico) con l'acciaio diminuirà, la sezione del circuito magnetico dovrà essere aumentata per ottenere una determinata potenza, il che non farà altro che aumentare le distorsioni e le perdite in esso.

Nel nucleo di un trasformatore audio che funziona con polarizzazione costante (ad esempio, la corrente anodica di uno stadio di uscita single-ended) deve esserci un piccolo spazio non magnetico (determinato dal calcolo). La presenza di un traferro non magnetico, da un lato, riduce la distorsione del segnale dovuta alla magnetizzazione costante; in un circuito magnetico convenzionale, invece, aumenta il campo disperso e richiede un nucleo di sezione maggiore. Pertanto, il traferro non magnetico deve essere calcolato in modo ottimale ed eseguito nel modo più accurato possibile.

Per i trasformatori che funzionano con magnetizzazione, il tipo ottimale di nucleo è costituito da piastre Shp (tagliate), pos. 1 nella fig. In essi durante il taglio del nucleo si forma uno spazio non magnetico che è quindi stabile; il suo valore è indicato nel passaporto delle targhe o misurato con un set di sonde. Il campo vagante è minimo, perché i rami laterali attraverso i quali è chiuso il flusso magnetico sono solidi. I nuclei dei trasformatori senza polarizzazione sono spesso assemblati da piastre Shp, perché Le piastre Shp sono realizzate in acciaio per trasformatori di alta qualità. In questo caso il nucleo viene assemblato trasversalmente al tetto (le piastre vengono posate con un taglio in una direzione o nell'altra) e la sua sezione trasversale viene aumentata del 10% rispetto a quella calcolata.

È meglio avvolgere i trasformatori senza polarizzazione sui nuclei USH (altezza ridotta con finestre allargate), pos. 2. In essi, una diminuzione del campo disperso si ottiene riducendo la lunghezza del percorso magnetico. Poiché le piastre USh sono più accessibili di Shp, spesso vengono realizzati nuclei di trasformatori con magnetizzazione. Successivamente viene effettuato l'assemblaggio del nucleo tagliato a pezzi: viene assemblato un pacchetto di piastre a W, viene posizionata una striscia di materiale non conduttore non magnetico con uno spessore pari alla dimensione dello spazio non magnetico, coperta con un giogo da un pacchetto di maglioni e uniti con una clip.

Nota: I circuiti magnetici del segnale "suono" del tipo ShLM sono di scarsa utilità per i trasformatori di uscita di amplificatori a valvole di alta qualità; hanno un grande campo disperso.

Alla pos. 3 mostra uno schema delle dimensioni del nucleo per il calcolo del trasformatore, in pos. 4 disegno del telaio di avvolgimento, e in pos. 5 – modelli delle sue parti. Per quanto riguarda il trasformatore per lo stadio di uscita "senza trasformatore", è meglio realizzarlo sullo ShLMm sul tetto, perché la polarizzazione è trascurabile (la corrente di polarizzazione è uguale alla corrente della griglia dello schermo). Il compito principale qui è rendere gli avvolgimenti il ​​più compatti possibile per ridurre il campo disperso; la loro resistenza attiva sarà comunque molto inferiore a 800 Ohm. Maggiore è lo spazio libero rimasto nelle finestre, migliore è il risultato del trasformatore. Pertanto, gli avvolgimenti vengono avvolti giro per giro (se non c'è una macchina avvolgitrice, questo è un compito terribile) dal filo più sottile possibile; il coefficiente di posa dell'avvolgimento anodico per il calcolo meccanico del trasformatore è preso 0,6. Il filo di avvolgimento è PETV o PEMM, hanno un nucleo privo di ossigeno. Non è necessario prendere PETV-2 o PEMM-2; grazie alla doppia verniciatura, hanno un diametro esterno maggiore e un campo di diffusione più ampio. L'avvolgimento primario viene avvolto per primo, perché è il suo campo di diffusione che influenza maggiormente il suono.

Per questo trasformatore è necessario cercare del ferro con fori negli angoli delle piastre e staffe di fissaggio (vedi figura a destra), perché "per la completa felicità", il circuito magnetico è assemblato come segue. ordine (ovviamente gli avvolgimenti con conduttori e isolamento esterno dovrebbero essere già sul telaio):

1. Preparare la vernice acrilica diluita a metà o, alla vecchia maniera, la gommalacca;
2. Le piastre con ponticelli vengono rapidamente rivestite con vernice su un lato e inserite nel telaio il più rapidamente possibile, senza premere troppo forte. Si mette la prima lastra con la parte verniciata verso l'interno, la successiva con la parte non verniciata alla prima verniciata, ecc.;
3. Quando la finestra del telaio è piena, vengono applicate le graffette e serrate saldamente;
4. Dopo 1-3 minuti, quando apparentemente la spremitura della vernice dagli spazi vuoti si ferma, aggiungere nuovamente le piastre fino a riempire la finestra;
5. Ripeti i paragrafi. 2-4 finché la finestra non sarà ben imballata con l'acciaio;
6. Il nucleo viene nuovamente tirato saldamente e asciugato su una batteria, ecc. 3-5 giorni.

Il nucleo assemblato con questa tecnologia presenta un ottimo isolamento delle piastre e un ottimo riempimento in acciaio. Le perdite di magnetostrizione non vengono rilevate affatto. Ma tieni presente che questa tecnica non è applicabile ai nuclei di permalloy, perché Sotto forti influenze meccaniche, le proprietà magnetiche del permalloy si deteriorano irreversibilmente!

Sui microcircuiti

Gli UMZCH su circuiti integrati (IC) sono spesso realizzati da coloro che sono soddisfatti della qualità del suono fino all'Hi-Fi medio, ma sono più attratti dal basso costo, dalla velocità, dalla facilità di assemblaggio e dalla completa assenza di procedure di installazione che richiedono conoscenze speciali. Semplicemente, un amplificatore su microcircuiti è l'opzione migliore per i manichini. Il classico del genere qui è l'UMZCH sull'IC TDA2004, che è presente nella serie, a Dio piacendo, da circa 20 anni, a sinistra in Fig. Potenza – fino a 12 W per canale, tensione di alimentazione – 3-18 V unipolare. Superficie radiatore – da 200 mq. vedere per la massima potenza. Il vantaggio è la possibilità di lavorare con un carico a bassissima resistenza, fino a 1,6 Ohm, che permette di estrarre tutta la potenza se alimentato da rete di bordo a 12 V, e 7-8 W se alimentato da 6- alimentazione da volt, ad esempio, su una motocicletta. Tuttavia, l'uscita del TDA2004 in classe B non è complementare (su transistor della stessa conduttività), quindi il suono decisamente non è Hi-Fi: THD 1%, dinamica 45 dB.

Il più moderno TDA7261 non produce un suono migliore, ma è più potente, fino a 25 W, perché Il limite superiore della tensione di alimentazione è stato aumentato a 25 V. Il limite inferiore, 4,5 V, consente ancora l'alimentazione da una rete di bordo a 6 V, ovvero Il TDA7261 può essere avviato da quasi tutte le reti di bordo, ad eccezione della 27 V dell'aereo. Utilizzando i componenti allegati (strapping, a destra nella figura), il TDA7261 può funzionare in modalità mutazione e con lo St-By (Stand By ), che commuta l'UMZCH alla modalità di consumo energetico minimo quando non è presente alcun segnale in ingresso per un certo periodo. La comodità costa, quindi per uno stereo avrai bisogno di una coppia di TDA7261 con radiatori da 250 mq. vedere per ciascuno.

Nota: Se sei in qualche modo attratto dagli amplificatori con la funzione St-By, tieni presente che non dovresti aspettarti da loro altoparlanti più larghi di 66 dB.

“Super economico” in termini di alimentatore TDA7482, a sinistra nella figura, funzionante nel cosiddetto. classe D. Tali UMZCH sono talvolta chiamati amplificatori digitali, il che non è corretto. Per la digitalizzazione vera e propria, i campioni di livello vengono prelevati da un segnale analogico con una frequenza di quantizzazione non inferiore al doppio della più alta delle frequenze riprodotte, il valore di ciascun campione viene registrato in un codice resistente al rumore e memorizzato per un ulteriore utilizzo. UMZCH classe D – impulso. In essi, l'analogico viene convertito direttamente in una sequenza di modulazione di larghezza di impulso ad alta frequenza (PWM), che viene alimentata all'altoparlante attraverso un filtro passa-basso (LPF).

Il suono di classe D non ha nulla in comune con l'Hi-Fi: SOI del 2% e dinamica di 55 dB per la classe D UMZCH sono considerati ottimi indicatori. E qui TDA7482, va detto, non è la scelta ottimale: altre aziende specializzate in classe D producono circuiti integrati UMZCH che sono più economici e richiedono meno cablaggio, ad esempio D-UMZCH della serie Paxx, a destra in Fig.

Tra i TDA da segnalare il TDA7385 a 4 canali, vedi figura, sul quale è possibile montare un buon amplificatore per altoparlanti fino all'Hi-Fi medio compreso, con divisione di frequenza in 2 bande o per un sistema con subwoofer. In entrambi i casi, il filtraggio delle frequenze medio-alte e passa-basso viene effettuato all'ingresso su un segnale debole, il che semplifica la progettazione dei filtri e consente una separazione più profonda delle bande. E se l'acustica è un subwoofer, è possibile allocare 2 canali del TDA7385 per il circuito a ponte sub-ULF (vedi sotto) e i restanti 2 possono essere utilizzati per MF-HF.

UMZCH per subwoofer

Un subwoofer, che può essere tradotto come "subwoofer" o, letteralmente, "boomer", riproduce frequenze fino a 150-200 Hz; in questa gamma l'orecchio umano non è praticamente in grado di determinare la direzione della sorgente sonora. Negli altoparlanti con subwoofer, l'altoparlante "sub-bass" è posizionato in una struttura acustica separata, questo è il subwoofer in quanto tale. Il subwoofer è posizionato, in linea di principio, nel modo più comodo possibile, e l'effetto stereo è fornito da canali MF-HF separati con i propri altoparlanti di piccole dimensioni, per la cui progettazione acustica non esistono requisiti particolarmente seri. Gli esperti concordano sul fatto che è meglio ascoltare lo stereo con la separazione completa dei canali, ma i sistemi subwoofer fanno risparmiare significativamente denaro e manodopera sul percorso dei bassi e rendono più facile posizionare l'acustica in stanze piccole, motivo per cui sono popolari tra i consumatori con udito normale e non particolarmente impegnativi.

La "perdita" delle frequenze medio-alte nel subwoofer, e da esso nell'aria, rovina notevolmente lo stereo, ma se si "taglia" bruscamente il sub-basso, il che, tra l'altro, è molto difficile e costoso, si verificherà un effetto di salto sonoro molto sgradevole. Pertanto, i canali nei sistemi subwoofer vengono filtrati due volte. All'ingresso, i filtri elettrici evidenziano le frequenze medio-alte con "code" dei bassi che non sovraccaricano il percorso delle frequenze medie-alte, ma forniscono una transizione graduale ai sub-bassi. I bassi con le "code" dei medi vengono combinati e inviati a un UMZCH separato per il subwoofer. La gamma media viene ulteriormente filtrata in modo che l'impianto stereo non si deteriori; nel subwoofer è già acustico: nella partizione tra le camere di risonanza del subwoofer, ad esempio, è posizionato un altoparlante sub-basso, che non lascia uscire la gamma media , vedere a destra in Fig.

Un UMZCH per un subwoofer è soggetto a una serie di requisiti specifici, di cui i "manichini" considerano il più importante la massima potenza possibile. Questo è completamente sbagliato, se, ad esempio, il calcolo dell'acustica della stanza fornisce una potenza di picco W per un altoparlante, allora la potenza del subwoofer richiede 0,8 (2 W) o 1,6 W. Ad esempio, se gli altoparlanti S-30 sono adatti alla stanza, un subwoofer necessita di 1,6x30 = 48 W.

È molto più importante garantire l'assenza di distorsioni di fase e transitorie: se si verificano, si verificherà sicuramente un salto nel suono. Per quanto riguarda il SOI, è consentito fino all'1%.La distorsione intrinseca dei bassi di questo livello non è udibile (vedere curve di uguale volume) e le "code" del loro spettro nella regione dei medi più udibili non usciranno dal subwoofer. .

Per evitare distorsioni di fase e transitorie, l'amplificatore per il subwoofer è costruito secondo il cosiddetto. circuito a ponte: le uscite di 2 UMZCH identici vengono attivate una dopo l'altra tramite un altoparlante; i segnali agli ingressi sono forniti in controfase. L'assenza di distorsioni di fase e transitorie nel circuito a ponte è dovuta alla completa simmetria elettrica dei percorsi del segnale di uscita. L'identità degli amplificatori che formano i bracci del ponte è garantita dall'uso di UMZCH accoppiati su circuiti integrati, realizzati sullo stesso chip; Questo è forse l'unico caso in cui un amplificatore su microcircuiti è migliore di uno discreto.

Nota: La potenza di un ponte UMZCH non raddoppia, come alcuni pensano, è determinata dalla tensione di alimentazione.

Un esempio di circuito UMZCH a ponte per un subwoofer in una stanza fino a 20 mq. m (senza filtri di ingresso) sull'IC TDA2030 è riportato in Fig. Sinistra. Un ulteriore filtraggio della gamma media viene effettuato dai circuiti R5C3 e R'5C'3. Superficie radiatore TDA2030 – da 400 mq. vedere Gli UMZCH a ponte con un'uscita aperta hanno una caratteristica spiacevole: quando il ponte è sbilanciato, nella corrente di carico appare una componente costante, che può danneggiare l'altoparlante, e i circuiti di protezione dei sub-bassi spesso si guastano, spegnendo l'altoparlante quando non necessario. Pertanto, è meglio proteggere la costosa testata del basso in quercia con batterie non polari di condensatori elettrolitici (evidenziate a colori e lo schema di una batteria è riportato nel riquadro).

Un po' di acustica

La progettazione acustica di un subwoofer è un argomento speciale, ma poiché qui viene fornito un disegno, sono necessarie anche delle spiegazioni. Materiale della custodia: MDF 24 mm. I tubi del risonatore sono realizzati in plastica abbastanza resistente e senza squilli, ad esempio il polietilene. Il diametro interno dei tubi è di 60 mm, le sporgenze verso l'interno sono di 113 mm nella camera grande e 61 nella camera piccola. Per una determinata testata di altoparlante, il subwoofer dovrà essere riconfigurato per ottenere i migliori bassi e, allo stesso tempo, il minimo impatto sull'effetto stereo. Per accordare le canne si prende una canna ovviamente più lunga e, spingendola dentro e fuori, si ottiene il suono richiesto. Le sporgenze dei tubi verso l'esterno non influiscono sul suono; vengono quindi tagliati. Le impostazioni del tubo sono interdipendenti, quindi dovrai armeggiare.

Amplificatore per cuffie

Un amplificatore per cuffie viene spesso realizzato a mano per due motivi. Il primo è per l'ascolto “in movimento”, cioè fuori casa, quando la potenza dell'uscita audio del lettore o dello smartphone non è sufficiente per azionare “pulsanti” o “bardane”. Il secondo è per le cuffie domestiche di fascia alta. È necessario un UMZCH Hi-Fi per un normale soggiorno con una dinamica fino a 70-75 dB, ma la gamma dinamica delle migliori cuffie stereo moderne supera i 100 dB. Un amplificatore con tale dinamica costa più di alcune auto e la sua potenza sarà di 200 W per canale, che è troppo per un normale appartamento: l'ascolto a una potenza molto inferiore alla potenza nominale rovina il suono, vedi sopra. Pertanto, ha senso realizzare un amplificatore separato a bassa potenza, ma con una buona dinamica, specifico per le cuffie: i prezzi per gli UMZCH domestici con un peso così aggiuntivo sono chiaramente gonfiati in modo assurdo.

Il circuito dell'amplificatore per cuffie più semplice che utilizza transistor è riportato in pos. 1 foto. Il suono è solo per i "pulsanti" cinesi, funziona in classe B. Anche in termini di efficienza non è diverso: le batterie al litio da 13 mm durano 3-4 ore a tutto volume. Alla pos. 2 – Il classico di TDA per le cuffie in movimento. Il suono, tuttavia, è abbastanza decente, fino all'Hi-Fi medio, a seconda dei parametri di digitalizzazione della traccia. Ci sono innumerevoli miglioramenti amatoriali al cablaggio TDA7050, ma nessuno è ancora riuscito a trasferire il suono al livello successivo di classe: il "microfono" stesso non lo consente. TDA7057 (elemento 3) è semplicemente più funzionale; puoi collegare il controllo del volume a un potenziometro normale, non doppio.

L'UMZCH per le cuffie del TDA7350 (articolo 4) è progettato per garantire una buona acustica individuale. È su questo circuito integrato che vengono assemblati gli amplificatori per cuffie nella maggior parte degli UMZCH domestici di classe media e alta. L'UMZCH per cuffie su KA2206B (articolo 5) è già considerato professionale: la sua potenza massima di 2,3 W è sufficiente per pilotare "tazze" isodinamiche serie come TDS-7 e TDS-15.

Il progetto qui presentato è un modulo amplificatore monofonico ad alta potenza già pronto con ottimi parametri. Questo amplificatore è modellato sul design popolare dell'ingegnere. Il circuito ha una bassa distorsione armonica, che non supera lo 0,05%, con una potenza di carico di circa 500 W. Questo amplificatore è utile e necessario nell'organizzazione di vari eventi di concerti di strada e si è già rivelato indispensabile più volte durante questi eventi. Il grande vantaggio del sistema è il design semplice e lo stadio di uscita economico, composto da 10 MOSFET combinati. L'UMZCH può funzionare con altoparlanti con un'impedenza di 4 o 8 ohm. L'unica regolazione da effettuare durante l'avvio è impostare la corrente di riposo dei transistor di uscita.

L'articolo fornisce solo uno schema e una descrizione del funzionamento dell'amplificatore di potenza stesso, ma non dimenticare che il complesso audio completo contiene anche altri moduli:

• Fine UMZCH
• Preamplificatore
• alimentatore
• Indicatore di livello
• Sistema di avvio graduale
• Sistema di controllo del raffreddamento
• Unità di protezione dell'altoparlante

Schema schematico dell'ULF sui transistor da 500 watt

Il circuito dell'amplificatore di potenza è mostrato nella figura sopra. Questo è un design circuitale classico costituito da un amplificatore di ingresso differenziale e un amplificatore di potenza simmetrico, in cui operano 5 coppie di transistor. I transistor T2 (MPSA42) e T3 (MPSA42) funzionano in un circuito amplificatore differenziale alimentato tramite resistori R8 (10k) e R9 (10k). La tensione al centro di questo divisore è stabilizzata utilizzando il diodo zener D2 (15 V/1 W) e filtrata dal condensatore C4 (100 uF/100 V). Il segnale di ingresso viene alimentato al connettore GP1 (IN) e filtrato attraverso gli elementi R1 (470R), R3 (22k), C1 (1uF) e C2 (1nF), che limitano la gamma di frequenza dell'amplificatore sia sopra che sotto.

Il carico dell'amplificatore differenziale sono i transistor T1 (MPSA42) e T4 (MPSA42), che funzionano in un sistema con una base comune, nonché i resistori R5 (1,2 k) e R6 (1,2 k). La polarità del carico è impostata dal diodo zener D1 (15 V/1 W) e dal resistore R7 (10 k). Il compito principale del sistema costituito dai transistor T1 e T4 è quello di abbinare l'impedenza del segnale di uscita per lo stadio ULF. Un altro stadio, costruito sui transistor T5 (MJE350) e T6 (MJE350), funge da amplificatore di tensione differenziale. Si alimenta tramite la resistenza R11 (100P/2W). Il suo carico sarà costituito dai transistor T14 (MJE340) e T15 (MJE340), dai resistori R13 (100P/2W) e R14 (100P/2W) e dal transistor T7 (BD139).

Il condensatore C15 (47nF), collegato in parallelo al resistore R44 (10k/2W), migliora il passaggio dei segnali impulsivi, mentre i piccoli condensatori C7 (56pF) e C8 (56pF) contrastano l'autoeccitazione dell'UMZCH. Il transistor T7 insieme ai resistori R10 (4,7 k), R45 (82R) e il potenziometro P1 (4,7 k) consente di impostare la polarità corretta dei transistor di uscita T9-T13 (IRFP240), T17-T21 (IRFP9240) a riposo. Il potenziometro P1 può essere utilizzato per impostare la corrente di riposo, che dovrebbe essere di circa 100 mA per ciascuna coppia di transistor di uscita. I transistor T9-T13, come T17-T21, sono collegati in parallelo e funzionano come inseguitori di tensione per una corrente di uscita massima elevata. Pertanto, gli stadi amplificatori precedenti devono fornire tutto il guadagno di tensione, che è determinato dal rapporto tra R4 (22k) e R2 (470R) ed è circa 47.

I resistori R30-R39 (0,33 R/5W) inclusi nei sorgenti dei transistor di uscita forniscono protezione contro i danni che potrebbero verificarsi in caso di diverse resistenze dei canali dei transistor. I resistori R20-P29 (470R), collegati in serie con le uscite dei transistor T9-T13, T17-T21, servono a ridurre la velocità di carica del condensatore e, quindi, a limitare la gamma di frequenza dell'amplificatore.

L'amplificatore ha due semplici protezioni:

1. Il primo è mirato contro il sovraccarico ed è implementato utilizzando diodi zener D3 (7,5 V/1 W) e D4 (7,5 V/1 W), che non consentono alla tensione tra le sorgenti e le uscite di potenti transistor di superare i 7,5 volt.
2. La seconda protezione è realizzata utilizzando i transistor T7, T16 e (BD136), resistori R16-R17 (33k) e R18-R19 (1k) e diodi D7-D10 (1N4148). Impedisce che la corrente del transistor di potenza aumenti eccessivamente, il che potrebbe portare al superamento della potenza consentita. Una sezione del circuito composta dai transistor T7, T16 monitora la caduta di tensione su R30 (0,33 R/5 W) e R35 (0,33 R/5 W) e limita l'aumento di tensione di transistor potenti se viene superata la corrente consentita che passa.

L'alimentatore non è stabilizzato, bipolare, composto da un ponte di diodi Br1 (25A) e condensatori C9-C14 (10000uF/100V). L'alimentazione dell'amplificatore è protetta dai fusibili F1-F2 (10A). Dietro i fusibili la tensione viene ulteriormente filtrata dai condensatori C18-C19 (1000uF/100V). L'alimentazione dei circuiti di ingresso è separata dall'alimentazione dell'amplificatore di potenza mediante diodi D5-D6 (1N4009), resistori R12 (100P/2W), R15 (100P/2W) e filtrata dai condensatori C3 (100uF/100V) e C6 (100uF/100V). Ciò previene i picchi di tensione che possono verificarsi durante i picchi di potenza sotto carichi pesanti. I LED D11-D12, insieme ai relativi resistori terminali limitatori di corrente R40-R41 (16K/1W), sono indicatori della presenza di alimentazione nel circuito.

alimentatore

La figura seguente mostra uno schema dell'alimentatore, una fonte di diverse tensioni ausiliarie. Non è necessario per il funzionamento dell'amplificatore di potenza stesso, ma è molto utile per alimentare il resto dell'intero complesso audio, come il preamplificatore, le ventole, l'indicatore di livello, il sistema di avvio graduale o la protezione degli altoparlanti. Tutti questi moduli sono integrati in un amplificatore comune in un alloggiamento di grandi dimensioni.

Alimentazione per tensione ausiliaria ULF - schema

L'alimentatore è diviso in diverse sezioni separate, ciascuna delle quali ha il proprio circuito di terra separato. La prima sezione è un alimentatore simmetrico 2x15V, viene utilizzato per alimentare il preamplificatore. Il connettore A4 viene utilizzato per collegare un avvolgimento del trasformatore bipolare. La tensione viene raddrizzata utilizzando il raddrizzatore a ponte Br2 (1 A) e filtrata dagli stabilizzatori U2 (LM317), U6 (LM337) utilizzando C1 (100nF), C7 (100nF) e C24-C25 (4700uF). Il filtro di uscita è costituito dai condensatori C8-C9 (100nF) e C19-C20 (100uF). La tensione di uscita di questo blocco viene impostata utilizzando i resistori R2-R3 (220R) e R9-R10 (2,4 k). Transistor T1 (BC546), T2 (BC556); i resistori R4-R5 (10k) e R7-R8 (3,3 k) rappresentano un circuito di interruzione dell'alimentazione, o meglio, riducono la tensione di alimentazione a 2 × 1,25 V, che consentirà lo spegnimento del preamplificatore. Durante il normale funzionamento, cortocircuitare il connettore GP8 garantirà il corretto funzionamento del preamplificatore.

Circuito stampato PCB - disegno

I due moduli successivi sono alimentatori da 12 V, assemblati utilizzando gli stabilizzatori U4 (7812) e U5 (7812) e progettati per alimentare altri elementi del circuito. Sono necessarie due sorgenti separate perché l'amplificatore ha due coppie di misuratori di livello, ciascuno su una terra separata. Una coppia funziona all'ingresso, monitorando il livello del segnale di ingresso, e la seconda coppia è collegata all'uscita e consente di determinare il livello di potenza attuale dell'UMZCH.

Circuito di alimentazione - dopo l'incisione e la foratura

Entrambi gli alimentatori sono molto semplici, il primo è costituito da un ponte di diodi Br3 (1A), condensatori di filtro C5-C6 (100nF), C18 (100uF) e C22 (1000uF) e uno stabilizzatore U4. Gli avvolgimenti del trasformatore devono essere collegati al connettore A2 e l'uscita dell'alimentatore sarà i connettori GP6 e GP7.

Il secondo canale da 12V funziona esattamente allo stesso modo ed è composto da elementi: Br4 (1A), C10-C11 (100nF), C23 (1000uF), C21 (100uF) e U5.

L'ultimo modulo del sistema di alimentazione sono i circuiti di alimentazione per altri dispositivi amplificatori e ventole di raffreddamento. Un trasformatore deve essere collegato al connettore A1. La tensione viene raddrizzata utilizzando il raddrizzatore a ponte Br1 (5A) e filtrata dai condensatori C27 (4700uF), C12 (4700uF) e C2 (100nF). Il microcircuito U1 (LM317) funziona qui come stabilizzatore, che imposta la tensione richiesta utilizzando i resistori R1 (220R) e R6 (2,7 k).

I condensatori C3 (100nF) e C16 (100uF) filtrano la tensione all'uscita dello stabilizzatore, che entra nel sistema di controllo della ventola attraverso i connettori GP1 e GP2. La stessa tensione viene fornita tramite il diodo D1 (1N5819) allo stabilizzatore U3 (7812), il cui compito è fornire alimentazione ad altri dispositivi amplificatori collegati ai connettori GP3-GP5. I condensatori C28 (4700uF), C13 (4700uF), C4 (100nF) e C17 (100uF) filtrano la tensione prima dello stabilizzatore.

Circuito stampato ULF - disegno

AMPLIFICATORE DI POTENZA HOLTON

SCHEMI DELLE OPZIONI DELL'AMPLIFICATORE HOLTON

Ci sono molte informazioni sull'amplificatore di potenza Holton su Internet, ma sono sparse. Nonostante la sufficienza delle informazioni, i radioamatori hanno ancora molte domande sull'assemblaggio dell'amplificatore Holton, sia nella sua forma originale che in versioni modificate.
È per questo motivo che si è deciso di raccogliere tutto in un unico posto e fornire le informazioni più complete su questo amplificatore.
Per cominciare, una traduzione dell'articolo di Eric Holton fatta dall'ormai defunto sito NEWTONLAB:

L'amplificatore bilanciato è un circuito migliorato pubblicato nel numero di giugno 1994 di Cilicon Chip.
Stadio di amplificazione di tensione
Questo stadio fornisce il guadagno di tensione per lo stadio di pre-uscita, che porta lo stadio di uscita ad alta potenza alla massima potenza.
Gli elementi T6, T7, T8, T9, R15, R14, R12, R13, C3, C7, C8 formano il secondo stadio differenziale dell'amplificazione di tensione T7 e T9. R15 fornisce una corrente di riposo dello stadio differenziale di 8 mA.
Gli altri componenti elencati costituiscono la correzione locale della frequenza della cascata.
Cascata di stabilizzazione della corrente di riposo.
Composto da T10, R34, R37, R38, C12. Serve a stabilizzare la corrente di riposo dello stadio di uscita in funzione della temperatura e delle variazioni della tensione di alimentazione.
Cascata di amplificazione attuale.
Amplifica la corrente richiesta per il funzionamento su carichi da 8 e 4 ohm, mentre i carichi da 2 ohm sono impossibili senza l'uso di potenti transistor aggiuntivi.
Alimentatore per amplificatore da 400 watt.
L'alimentazione di questo amplificatore di potenza è composta da due componenti.
1°: Trasformatore toroidale con potenza complessiva 625 VA. L'avvolgimento primario, progettato per la tua rete. Per l'Australia 240 volt, USA 110, 115 volt tensione alternata e penso che la mia versione (220 Volt) sia adatta per Europa e Russia (220-240 Volt).
2x50 Volt CA per la massima potenza.
Un ponte a diodi 400 Volt 35 Ampere.
Due resistori da 4,7 kOhm 5 Watt.
I condensatori sono 2x10.000 uF per 100 Volt, idealmente dovrebbero essere condensatori da 40.000 uF per ciascun braccio del raddrizzatore.
Come scegliere i transistor MOSFET.
Quando si utilizza questo tipo di transistor MOSFET in un amplificatore simmetrico, consiglio vivamente un'attenta selezione dei transistor di uscita. Per evitare che la corrente continua fluisca attraverso il carico.
I resistori da 0,22 Ohm forniscono solo feedback locale e non proteggono dalla corrente.
Il metodo migliore che ho trovato per selezionare i transistor è un resistore da 150 Ohm 1 Watt e una sorgente di tensione da 15 Volt. Se guardi il diagramma, vedrai come vengono misurati i transistor a canale N e P.

Una tensione CC viene misurata attraverso un transistor collegato al circuito. È nell'intervallo 3,8-4,2 Volt. Basta selezionare i transistor in un gruppo con una differenza di +-100 mV.
Si prega di non confondere lo schema di collegamento del transistor a canale P e a canale N.
Assemblaggio PCB.
Quando guardi per la prima volta il PCB, controlla che tutti i fori siano praticati e che i diametri dei fori corrispondano ai diametri delle gambe delle parti. Se qualcosa non è perforato, utilizzando i diametri standard indicati di seguito, praticare i fori mancanti.
Resistenza da 1/4 watt = da 0,7 mm a 0,8 mm
Resistenza da 1 watt = 1 mm
Diodo Zenner 1/4 e diodo di potenza normale = 0,8 mm
Transistor di piccolo segnale come BC546 in contenitore TO-92 = 0,6 mm
Transistor a segnale medio, come MJE340, nel contenitore TO-126 = 1,0 mm
I potenti dispositivi di output IRFP9240 sono installati in fori da 2,5 mm.
Inizia l'assemblaggio iniziando con l'installazione di resistori da 1/4 watt, quindi installando resistori ad alta potenza, diodi, condensatori e transistor a piccolo segnale. È necessario prestare attenzione durante l'installazione degli elementi polari. Un collegamento errato può causare il mancato funzionamento del dispositivo o il guasto di uno o più elementi all'accensione del circuito.
I transistor di uscita e il transistor Q10 (BD139) verranno installati successivamente.
Prova pre-lancio.
Supponiamo che tu abbia installato tutti gli elementi tranne i transistor di uscita e Q10 (BD139). Collegare il transistor Q10 ai conduttori temporanei. Bisogna fare attenzione a non scambiare base-collettore-emettitore con base-collettore-emettitore del transistor BD139.
Ciò è necessario per garantire che l'amplificatore funzioni correttamente durante il test. Dovresti anche installare una resistenza da 10 Ohm, parallela a ZD3, sul lato dei conduttori del PCB. Cosa serve? Per collegare il resistore di feedback R11 allo stadio buffer. Escludendo gli stadi di uscita, otteniamo un amplificatore di potenza a bassissima potenza e possiamo effettuare test senza il pericolo di danneggiare gli stadi di uscita. Ora che il resistore di feedback è collegato, è il momento di collegare l'alimentazione +-70 volt e accenderlo.
I resistori da cinque watt 4,7 kOhm dovrebbero già essere installati parallelamente alle capacità dell'alimentatore. Assicurarsi che non ci sia fumo dal circuito, impostare il dispositivo per misurare la tensione.
Misura le seguenti posizioni secondo il diagramma, se le tensioni sono entro il 10%, puoi essere sicuro che l'amplificatore è in ordine.
Se le misurazioni sono completate, spegnere l'alimentazione e rimuovere la resistenza da 10 Ohm.
R3~1,6 V
R5~1,6 V
R15~1,0 V
R12~500mV
R13~500mV
R8~14,6 V
ZD1~15 V
La tensione su R11 dovrebbe essere vicina a 0 V, entro 100 mV.
Completamento dell'assemblaggio del modulo.
Ora possiamo iniziare a installare i transistor di uscita sulla scheda. Questo passaggio dovrebbe essere eseguito solo dopo Come selezionare i transistor MOSFET. Prima di installare potenti transistor di uscita, nella scheda vengono saldati resistori da 0,22 Ohm.
Formiamo (se necessario) i conduttori dei transistor a canale N, li installiamo sulla scheda e tagliamo i conduttori sporgenti. Lo stesso dovrebbe essere fatto con i transistor a canale P.
I transistor possono essere installati in tre modi diversi:
1. In piedi, senza formare cavi, dall'alto.
2. Parallelo alla tavola, in alto.
3. Parallelo alla tavola, dal basso.
Per il fissaggio avrete bisogno di 9 viti M3x10-16, rondelle di sicurezza d3, rondelle d3 e 9 dadi M3 (7 set per il fissaggio di transistor potenti e Q10, due per la scheda).
I transistor di uscita vanno installati sul radiatore tramite guarnizioni isolanti utilizzando pasta termoconduttrice.
Dopo aver completato l'installazione di tutti gli elementi, ispezionare attentamente il modulo per vedere se tutti i componenti sono saldati e se sono installati correttamente. Solo quando sei sicuro che tutto sia fatto correttamente e che tutte le parti siano a posto puoi collegare l'alimentazione. Transistor Q10 su conduttori flessibili, installato sul radiatore accanto ai transistor di uscita.
Ora disponiamo di un modulo completo e testato, di un amplificatore di tensione e di uno stadio buffer sottoposti a test di errore e sei sicuro che funzionino correttamente.
È ora di stringere le viti e i dadi nel radiatore. Senza dimenticare, allo stesso tempo, l'isolante termoconduttore. La resistenza termica in questo caso sarà di circa 0,5 gradi per watt o inferiore.
Test dei moduli.
Siamo arrivati ​​alla fase finale: testare l'amplificatore di potenza completo.
Dobbiamo compiere altri cinque passi:
1. Controllare eventuali perdite dai terminali del transistor al radiatore.
2. Verificare che la polarità dell'alimentazione corrisponda alla polarità dell'amplificatore.
3. Il cursore del resistore P1 deve essere spostato a zero, questo viene misurato tra la base e i pin del collettore di Q10 del BD139.
4. Dopo aver collegato l'alimentazione con i fili, verificare la presenza di fusibili da 5A nelle rispettive prese.
5. Collegare un voltmetro CC all'uscita dell'amplificatore.
Per essere completamente felici, tutto ciò che devi fare è accendere la corrente, fallo.
Guarda il voltmetro. Vedrai una tensione in uscita da 1 a 50 mV; in caso contrario, spegni l'amplificatore e ripeti il ​​test.
Armatevi di un piccolo cacciavite sagomato. Usando i coccodrilli, collega le sonde del dispositivo ai terminali di uno dei potenti resistori da 0,22 Ohm. Ruotando lentamente il cursore del resistore P1, impostare il resistore da 0,22 Ohm su 18 mV, questo imposterà la corrente su 100 mA per transistor.
Ora controlla la tensione su tutti gli altri resistori, seleziona quello con la tensione più alta. Impostare il resistore P1 su una tensione di 18 mV.
Ora collega un generatore di segnale all'ingresso e un oscilloscopio all'uscita. Assicurarsi che la forma d'onda sia priva di rumore e distorsione.
Se non disponi di questi dispositivi, collega il carico e ottieni una buona qualità. Il suono dovrebbe essere chiaro e dinamico.
La configurazione è completa.
Auguri:
Anthony Eric Holton

AUMENTO

Purtroppo l'articolo non riporta (o non ha conservato) il disegno originale del circuito stampato, tuttavia esiste un disegno della posizione dei componenti sull'amplificatore Holton originale, e non sarà difficile separare le tracce:

C'è qualcosa di simile a questa particolare scheda qui sotto.

Lo schema elettrico dell'amplificatore è mostrato nella figura seguente. È quasi lo schema di Anthony Holton, ma solo QUASI. Gli amplificatori che vi offriamo utilizzano transistor più veloci e i valori nominali sono stati leggermente modificati, il che ha permesso, anche se leggermente, di migliorare il suono di un amplificatore già ben funzionante.
Un'ampia gamma di tensioni di alimentazione consente di costruire un amplificatore con una potenza da 200 a 800 W e nell'intera gamma di potenza del mobile da caffè UMZCH. la distorsione non lineare non supera lo 0,08% ad una frequenza di 18 kHz con una potenza di uscita di 700 W, che consente di classificare questo amplificatore come Hi-Fi.

La sostituzione dei transistor nell'amplificatore di tensione è causata principalmente dal desiderio di aumentare l'affidabilità, e i transistor utilizzati nell'amplificatore Holton originale sono, per usare un eufemismo, alquanto poco chiari, nonostante i venerabili produttori, né il guadagno né la frequenza massima lo sono indicato. Solo la tensione massima è di 300 V e la corrente è di 0,5 A, e la potenza massima dissipata dal collettore è di 20 W.
Tuttavia, esistono transistor con parametri standardizzati che possono essere utilizzati in questo amplificatore e che sono già stati testati su più di mille amplificatori. È vero, non ce ne sono di così alta tensione, ma in questo amplificatore non è necessaria una tensione collettore-emettitore di 300 V, poiché fornire una tensione di alimentazione superiore a ±90 V può già provocare una rottura dello stadio finale, che ha una tensione massima di 200 V.
E poiché questo circuito consente un facile adattamento a una tensione di alimentazione inferiore, l'elenco delle possibili sostituzioni si allunga e la qualità dell'amplificatore è garantita che non si deteriorerà.
Utilizzando transistor più potenti, non è inoltre necessario un compensatore di capacità di gate, che Holton ha proposto di utilizzare quando si installano più di 5-6 coppie di transistor terminali: la corrente del collettore dell'ultimo stadio dell'amplificatore di tensione di 1,5 A è abbastanza sufficiente per caricare e scaricare dieci coppie di terminali anche con una diminuzione della resistenza nei circuiti di gate fino a 68 ohm. Il compensatore, oltre a ridurre la potenza di uscita, ha anche ridotto in modo abbastanza significativo la stabilità dell'amplificatore, che a sua volta ha costretto ad aumentare i condensatori calmanti fino all'effetto nella gamma audio - a frequenze superiori a 10 kHz si è verificata una caduta di 3 dB già osservato

Di seguito una tabella delle possibili sostituzioni dei transistor UNA, adattati alla tensione di alimentazione dell'amplificatore

COMPLEMENTARE PAIO		VOLTAGGIO K-E, V	COL-RA ATTUALE, UN	MASSIMO FREQUENZA, MHz	COF AUMENTA	MASSIMO VOLTAGGIO CIBO UMZCH, V	MASSIMO ENERGIA UMZCH ALLE 4OMA, W

Anche nella versione proposta, i valori di alcuni resistori sono stati notevolmente modificati, il che ha permesso di ottenere un suono più gradevole e naturale rispetto all'amplificatore Holton originale. Innanzitutto, sono stati ridotti i valori dei resistori nei circuiti di emettitore dell'amplificatore di tensione, il che ha aumentato la corrente che li attraversa, ha aumentato il riscaldamento, ma ha ridotto la variazione di corrente sull'intero intervallo di tensioni di alimentazione, riducendo significativamente la Livello THD.
Se è possibile selezionare i transistor 2N5551 in base al coefficiente di guadagno, i resistori negli emettitori dello stadio differenziale possono essere ridotti a 10 Ohm, ciò porta anche ad una diminuzione del THD.
Ritornando ai resistori remoti per alimentare l'amplificatore di tensione. Nel circuito originale i condensatori di filtro hanno una capacità di soli 100 μF; nella versione proposta vengono utilizzati condensatori da 470 μF. Grazie a VD4 e VD5, l'energia immagazzinata nei condensatori non andrà alla sezione di potenza in caso di buchi a breve termine della tensione di alimentazione, il che ha un effetto benefico sulle modalità operative dei transistor dell'amplificatore di tensione.
Esistono diversi tipi di circuiti utilizzati da Holton, ad esempio l'amplificatore prodotto in commercio "STUDIO 350", che utilizza transistor bipolari come stadio finale:

Tuttavia, i cambiamenti in alcuni componenti e modalità operative hanno permesso di migliorare significativamente la qualità del suono dell'amplificatore Holton originale e la sua modifica ha portato questo amplificatore il più vicino possibile alla categoria HIGH-END.
Resta infine da spiegare perché l'amplificatore Holton è detto simmetrico, perché non è simile agli amplificatori simmetrici, ad esempio LANZAR, VP o LINKS. La simmetria di questo amplificatore di potenza non risiede nei circuiti dei bracci negativo e positivo, ma nel modo in cui è organizzato il feedback negativo: sia il segnale di ingresso che il segnale di uscita, utilizzato per OOS, attraversano lo stesso numero di stadi assemblati utilizzando lo stesso circuito.

SCHEDE STAMPATE PER AMPLIFICATORE HOLTON

Di seguito sono raccolti i disegni dei circuiti stampati per l'amplificatore Holton, pubblicati sui forum "SOLDERING IRON" e "A BIT OF AUDIO EQUIPMENT" e, naturalmente, le nostre opzioni. Tutti i file sono compressi con WINRAR e hanno il formato LAY 5, Per scaricarlo, clicca sull'immagine che ti piace.
Apre la galleria dei circuiti stampati con un disegno con due coppie di transistor terminali. In questa versione i radiatori per i transistor sono separati, la scheda ha dimensioni di 80 x 90 mm:

Un'altra versione di un circuito stampato con due coppie nella fase finale, ma non più IRFP240 - IRFP9240, ma IRF640 - IRF9640. La scheda è realizzata per componenti SMD e dispone di due canali contemporaneamente. Dimensioni tavola 158 x 73 mm:

L'opzione successiva ricorda da vicino la classica disposizione delle parti come nell'amplificatore Holton originale. La scheda è predisposta per l'installazione di due coppie in cascata di finestre e di un radiatore comune per transistor UNA. Dimensioni 124 x 89 mm:

Un'altra opzione con due coppie di uscite, dimensioni 111 x 39 mm, TUTTI i transistor UNA su un radiatore:

L'opzione successiva utilizza 4 coppie di transistor terminali ed è in grado di fornire fino a 400 W al carico. Dimensioni tavola 182 x 100 mm:

Un mostro con dieci coppie e un compensatore installato ha una dimensione di 280 x 120 mm, molto probabilmente per un carico di 2 Ohm:

Una scheda universale per l'amplificatore Holton, che consente di aumentare il numero di coppie di transistor nello stadio finale. Disegno multipagina , la scheda è a due livelli, l'aspetto dell'amplificatore da 200 W è mostrato di seguito, sono installati i transistor 2SD669A e 2SB649A:

A causa del rifiuto di IR di produrre IRFP240 - IRFP9240, la qualità dei transistor si è notevolmente deteriorata, quindi è stato deciso di rielaborare l'amplificatore Holton in uno stadio di uscita universale utilizzando transistor 2SA1943 - 2SC5200, che ha anche una protezione da sovraccarico. Il risultato è il seguente disegno:

Questa scheda ha anche la capacità di espandere i transistor di uscita e sulla scheda dell'amplificatore di tensione è possibile collegare una fonte di alimentazione separata, solo per UNA:

Sono stati scritti maggiori dettagli su questo circuito. Oppure puoi guardare il video:

Non resta che realizzare la scheda, saldare le parti e prima di accenderla leggere le informazioni riportate di seguito.

REGOLAZIONE DELL'AMPLIFICATORE HOLTON

Prima di iniziare a configurare l'amplificatore di potenza di Eric Holton, dovresti dare un'occhiata più da vicino al circuito. Nella pagina con la descrizione dello schema erano già fornite alcune spiegazioni e sono stati riportati diversi schemi. In questa pagina vedremo un altro circuito dello stesso amplificatore, ma già realizzato al simulatore, che permetterà di controllare molti parametri, sperimentare rigorosamente gli elementi, identificare le conseguenze di errori durante l'installazione e l'uso di materiali di bassa qualità base dell'elemento.
Quindi, il circuito sperimentale dell'amplificatore Holton si presenta così:

Questo circuito contiene solo due coppie di transistor finali solo per esperimenti nel simulatore e una visualizzazione più compatta sulla pagina. In realtà, il numero di transistor terminali dipende direttamente dalla potenza di uscita richiesta, indipendentemente dalla resistenza del carico: una coppia di transistor IRFP240 - IRFP9240 può fornire in sicurezza circa 100 W al carico, quindi per ottenere 200 W saranno necessarie due coppie , e per ottenere 800 W sono già necessari 8 vapori nella fase finale. Per coloro che non sono molto a proprio agio con la calcolatrice, ecco una tabella sulla dipendenza della potenza di uscita dalla tensione di alimentazione e dal numero richiesto di coppie di transistor nello stadio finale:

PARAMETRO	PER CARICO
			2 Ohm (ponte da 4 ohm)
Tensione di alimentazione massima, ± V
Potenza massima in uscita, W con distorsione fino all'1% e tensione di alimentazione:	Il numero richiesto di coppie di transistor terminali è indicato tra parentesi.
±30 V
±35 V
±40 V
±45 V
±50 V
±55 V
±60 V
±65 V
±75 V
±85 V			NON ACCENDERE!!!

A seconda della tensione di alimentazione cambiano anche le tensioni sui punti di controllo. La mappa della tensione di seguito ti consentirà di navigare non solo nelle modalità operative, ma anche nella risoluzione dei problemi dell'amplificatore Holton:

MAPPE DI TENSIONE
TENSIONE DI ALIMENTAZIONE	VOLTAGGIO
±40 V
±50 V
±60 V
±70 V
±80 V
±90 V

Prima di tutto, dovresti prestare attenzione al valore dei resistori R3, R7 e R8. Sono questi resistori che impostano le attuali modalità operative dei primi stadi, che influenzano direttamente il funzionamento di tutti quelli successivi.
Non è un segreto che con la stessa resistenza e tensioni diverse, la corrente attraverso la resistenza cambierà. In realtà, questo spiega la differenza nei valori di resistenza R3, R7 e R8. Naturalmente, i valori indicati nel circuito originale manterranno la funzionalità dell'amplificatore sull'intero intervallo di tensioni di alimentazione, ma modificandoli si ridurrà significativamente il livello THD. Vale a dire, questo parametro è spesso quello principale quando si sceglie uno schema.
Inoltre, la modifica dei valori nominali modifica anche la dissipazione di potenza dei transistor Q3 e Q4, riducendone l'autoriscaldamento e migliorando la stabilità termica dell'amplificatore. Se stai realizzando un amplificatore per te stesso e non per bere, ha senso prestare attenzione a questo fattore. Anche con i resistori modificati, i transistor superiori si surriscaldano:
L'autoriscaldamento non ha molta influenza sulle modalità operative delle cascate: il generatore di corrente sul transistor Q2 mantiene la corrente in un determinato intervallo e la corrente delle cascate successive rimane pressoché invariata. Tuttavia, se è possibile ridurre il riscaldamento, perché non farlo?
In sostanza, lo stadio differenziale viene utilizzato per ottenere un feedback negativo di alta qualità e non introduce amplificazione nel segnale di ingresso. Anche i transistor Q3 e Q4 non amplificano la tensione: formano una polarizzazione per lo stadio successivo.
L'aumento principale dell'ampiezza del segnale di ingresso avviene sul transistor Q11.
Il livello THD è influenzato anche dal suo stesso guadagno, quindi quando si costruisce un amplificatore con una potenza di uscita superiore a 500 W, potrebbe sorgere la questione dell'utilizzo di un preamplificatore o dell'introduzione di un amplificatore operazionale buffer nell'amplificatore. Prendiamo ad esempio il nostro guadagno pari a 36 dB. Per ottenere un'ampiezza di tensione di 63 V all'uscita dell'amplificatore, dobbiamo applicare 1 volt all'ingresso. Il livello di THD in questo caso sarà superiore allo 0,07%:

Con un guadagno nativo di 30 dB e una tensione di uscita di 63 V, il livello THD è diminuito di quasi 2 volte, sebbene all'ingresso fossero già necessari 2 V:

Il coefficiente di guadagno dipende dal rapporto tra i valori dei resistori R14 e R11 e può essere calcolato approssimativamente utilizzando la formula Kу = (R14 / R11) + 1.

La figura seguente mostra la forma e l'entità delle tensioni nel circuito:

Linea blu: tensione alla base Q1 ; Rosso - tensione sul collettore Q3 ; Verde: tensione sul collettore Q11 .
La conclusione da ciò non è difficile da trarre: il transistor Q11 deve avere il guadagno più alto possibile e poiché Q6 funziona con esso in uno stadio differenziale, il suo guadagno deve essere uguale al guadagno di Q11. L'entità del guadagno del transistor determina direttamente la corrente necessaria per aprirlo, ad es. quanto verrà caricata la cascata precedente, il cui carico determina anche il livello THD: minore sarà modifica maggiore è la corrente che circola nella cascata, minore sarà il THD.
Per selezionare i transistor è ovviamente possibile utilizzare la presa disponibile sulla maggior parte dei multimetri digitali, ma il parametro koff del guadagno effettivo su questa presa può essere ottenuto solo per transistor a bassa potenza. Per i transistor di media e alta potenza, puoi scegliere solo gli stessi con i parametri massimi. Puoi leggere o guardare le ragioni di tale disgrazia.
Concludendo la saga resistiva dell'amplificatore di tensione, vale la pena menzionare i resistori R4 e R9. Come già scritto nella pagina che descrive il circuito, i valori di questi resistori influenzano in modo abbastanza forte il livello del THD. Ad esempio, prendiamo il valore di questi resistori pari a 100 Ohm, come nel circuito originale, e calcoliamo il livello di THD:

Bene, in linea di principio, il livello THD dello 0,065% è addirittura inferiore allo 0,08% dichiarato sulla maggior parte dei siti, ma non saremo pigri quando acquistiamo parti e sceglieremo transistor 2N5551 con il fattore di guadagno più alto possibile e STESSO. Ciò darà motivo di ridurre R4 e R9 a 22 Ohm e otterremo il seguente livello THD:

La scala della griglia è stata preservata intenzionalmente per darti un'idea di cosa succede quando cambi due valori, ma prima rifiuti l'elemento base - Il THD è sceso ad un valore dello 0,023% e questo con un'ampiezza di uscita di 63 V e un guadagno di 30 dB.
Ora non resta che giocare con i valori dei resistori dello stadio finale, cioè con i resistori installati sui gate dei transistor finali. 100 Ohm... Da un lato non sembra molto, ma tenendo conto che la capacità di gate è 1200-1300 pF, ha senso pensarci e modellare qualcosa del genere:

In questo circuito l'amplificatore di tensione è escluso e vengono invece utilizzati due generatori ad onda quadra V1 e V2, funzionanti in controfase. Pertanto, V1 controlla il braccio positivo dello stadio finale e V2 controlla il braccio negativo. La sorgente di tensione costante V3 fornisce la corrente di riposo dello stadio finale. Possiamo controllare i parametri SOLO dello stadio finale e vedremo cosa succede all'uscita dell '"amplificatore" e al suo ingresso se sono presenti resistori da 100 Ohm nei circuiti di gate:

La linea blu è la tensione sul pin destro di R1, cioè tensione proveniente dall'UNA. La linea rossa indica la tensione fornita al carico. Non è necessario avere una buona vista per vedere le impennate e i crolli dei fronti e delle recessioni rettangolari. Se qualcuno non ha contato, allora questa è una frequenza di 16 kHz.
Ora dimezziamo il valore dei resistori nei gate e otteniamo quanto segue:

Non è difficile indovinare quale forma assumerà il rettangolo quando si utilizzano resistori da 470 Ohm installati nell'amplificatore originale, quindi non allegherò un disegno. Perché vengono utilizzate resistenze da 100 ohm e non più piccole? Bene, proviamo a capirlo...
Innanzitutto, i transistor IRFP240 - IRFP9240 non sono stati sviluppati per gli amplificatori di potenza AF e un parametro come il guadagno non è standardizzato per loro. Tuttavia, per selezionare gli stessi transistor mentre venivano prodotti Raddrizzatore internazionale(IR) non è stato affatto difficile: da una confezione standard sono stati scartati uno o due, o anche più di un transistor, ma con i transistor di Vishay Siliconix c'è qualcosa che non va: chiaramente non sono adatti agli amplificatori di potenza.

Ovviamente puoi rivolgerti a lavoratori sul campo "sani", ma il loro prezzo è piuttosto alto, quindi torniamo ai resistori nei cancelli e vediamo quale corrente fornisce effettivamente l'alimentatore per ricaricare questi stessi cancelli. Per fare ciò, prendiamo un modello di un amplificatore a tutti gli effetti con otto coppie di terminali e come strumento di misura prenderemo la caduta di tensione sui resistori aggiuntivi R19 e R20 (evidenziati in verde):

Ad una frequenza di 16 kHz e una tensione di uscita di 63 V, la caduta su una resistenza di 1 Ohm era di 0,025 V, che corrisponde ad una corrente che scorre attraverso il resistore di 0,025 A (sfondo verde). Con una potenza di uscita prossima al limite (vedi fondo pagina), la caduta sullo stesso resistore è già di 0,033 V, cioè Per ricaricare otto coppie di porte nella fase finale sono necessari 0,033 A. Considerando che l'amplificatore Holton originale utilizza transistor KSE340 - KSE350 con una corrente massima di 0,5 A, diventa chiaro il motivo per cui i resistori devono essere di almeno 100 Ohm.
Tuttavia sopra c'è una tabella delle possibili sostituzioni e lì TUTTI i transistor hanno una corrente di collettore di almeno 1 A, il che consente di abbandonare il cosiddetto compensatore di capacità di gate proposto da Holton, e collegare i gate direttamente all'uscita del amplificatore di tensione.
I valori delle resistenze di gate possono essere ridotti anche se si utilizzano meno coppie di transistor di fine linea. La valutazione può essere calcolata proporzionalmente in base al fatto che per otto coppie sono necessari 100 Ohm e per 4 coppie 50 Ohm saranno sufficienti, anche se utilizzato nell'amplificatore KSE340 - KSE350. Al di sotto di 15 Ohm è meglio non utilizzare resistori nei gate dei terminali: oltre a limitare la corrente di ricarica, compensano leggermente anche la dispersione dei parametri.

Quindi, abbiamo risolto i valori nominali, installato e saldato tutti gli elementi del circuito, secondo i nostri concetti, possiamo iniziare ad accenderli per la prima volta. Tuttavia, prima di ciò, è necessario escludere i transistor finali dal circuito e, al loro posto, saldare temporaneamente resistori permanenti con una potenza di 0,5 - 1 W e una resistenza di 10 - 15 Ohm. Questa misura è dettata dal costo dei transistor finali: se tutti gli elementi sono a posto e sono in buone condizioni e non ci sono ponticelli non pianificati sulla scheda derivanti da saldature imprecise, in questa opzione la funzionalità della tensione l'amplificatore verrà semplicemente controllato. Se c'è del moccio sulla scheda, degli elementi sono fuori posto o non funzionano correttamente a causa del surriscaldamento durante l'installazione o erano inizialmente difettosi, la parte di potenza che può guastarsi rimarrà intatta.
In definitiva, il circuito dell'amplificatore Holton per la prima accensione si presenta così, dove R31 e R32 imitano lo stadio finale e chiudono il circuito OOS per portare l'amplificatore di tensione in modalità operativa:

Le tensioni sulla scheda reale non dovrebbero differire di più del 2% dalle tensioni mostrate sulle mappe. A proposito, nella versione proposta del circuito amplificatore non ci sono resistori collegati in serie ai diodi D4 e D7. Ciò è stato fatto per ottenere almeno un piccolo, ma comunque aumento della potenza di uscita. Questi resistori non hanno particolare importanza durante il funzionamento dell'amplificatore, ma dalla quantità di fumo proveniente da essi, in caso di errori di installazione, è possibile determinare il grado di errore. Pertanto, per risparmiare budget, si consiglia vivamente di includere resistori con una resistenza di 10-15 Ohm in serie con i diodi D4 e D7. Dopo averne verificato la funzionalità, possono essere rimossi.
Prima della prima accensione, la resistenza di sintonia R16, sia sul modello che sul circuito reale, DEVE essere impostata sulla posizione di resistenza MASSIMA. Su un diagramma reale. In questo caso la corrente di riposo dei transistor terminali è la minima possibile.

Ora torniamo al circuito vero e proprio:

I gruppi C1-C3 e C7-C9 sono analoghi di un condensatore non polare ad alta capacità, è meglio utilizzare elettroliti delle serie WL o WZ, i cosiddetti computer, con segni d'argento o d'oro. Se possibile, è meglio raddoppiare i valori dell'elettrolito: la risposta in frequenza nella regione delle basse frequenze è più fluida, sebbene anche a questo livello rimanga entro 1,5 dB.
I condensatori C14, C15, C16 e C17 nel circuito sono 47 pF. Questi valori sono stati utilizzati per aumentare la stabilità, sebbene con il proprio guadagno fino a 27 dB, l'amplificatore sia abbastanza stabile anche quando si installano condensatori da 22 pF.
Dopo aver verificato la funzionalità dell'amplificatore di tensione, lo stadio finale viene montato sulla scheda, installato sul radiatore e viene regolata la corrente di riposo. Con la cascata finale del primo, è meglio accendersi tramite resistori limitatori di corrente installati in ciascun braccio di potenza, oppure accendere una lampada a incandescenza con una potenza di 40-60 W in serie con l'avvolgimento primario del trasformatore. Se le tensioni nei punti di controllo corrispondono a quelle calcolate, i circuiti di limitazione della corrente vengono ovviamente eliminati, spegnendo l'alimentazione e consentendo lo scarico dei condensatori del filtro di potenza, quindi viene regolata la corrente di riposo.
Molto spesso, per un amplificatore Holton si consiglia una corrente di riposo di 100 mA, ma non è stato possibile rilevare alcuna differenza nella qualità del suono con una corrente di riposo da 45 mA a 150 mA, quindi è meglio utilizzare la media aurea: una corrente di riposo nell'intervallo 50-60 mA, in particolare Il simulatore mostra che a questa corrente di riposo c'è un livello minimo di THD.
Bene, questo è in realtà l'intero amplificatore, in fin dei conti una versione precedente delle raccomandazioni per l'assemblaggio della versione a due piani.

POCHE PAROLE SU COME MONTARE CORRETTAMENTE UN AMPLIFICATORE
Variante della descrizione del vecchio articolo.

Ad esempio, considera un modulo con due coppie di transistor terminali, come il più popolare. La tecnologia di assemblaggio delle restanti opzioni differisce solo per la quantità di elementi di fissaggio utilizzati. Per installare l'amplificatore, è necessario verificare se le gambe dei resistori "contrassegnate" con un pennarello sono rotte (elemento 1) e dissaldare le gambe del ponticello che collega la parte "posteriore" della struttura (elemento 2, Fig. 3).

Figura 3.

A proposito, l'aspetto della scheda preamplificatore per i set O-7 e O-8 ha un aspetto leggermente diverso, poiché vengono utilizzati transistor a tensione più elevata (Fig. 4).

Figura 4.

Dopo la dissaldatura, la scheda superiore deve essere piegata e la scheda inferiore deve essere avvitata al radiatore utilizzando viti M-3. I distanziatori in mica devono essere posizionati sotto i transistor dello stadio di uscita e il transistor di stabilizzazione della corrente di quiescenza. Dovresti anche installare un dissipatore di calore sui transistor delle sorgenti di corrente e sui penultimi stadi della scheda preamplificatore (posizioni 1 e 2 in Fig. 5). Le dimensioni tra i fori sul pannello del palco preliminare sono selezionate in modo tale che metà del radiatore del processore S-370 si adatti perfettamente lì, nel quale è necessario solo praticare fori da 2,5 mm e tagliare una filettatura M-3. Se non hai nulla di simile a portata di mano e non sai dove trovarlo, puoi utilizzare un pezzo di angolo in alluminio (articolo 1 in Fig. 6 c'è un angolo della cornice in alluminio su cui sono appese le tende) o un canale sbarra.

Figura 5.

Figura 6.

Quindi la scheda superiore viene piegata nella sua posizione originale e le gambe del ponticello 2 vengono saldate (Fig. 6) e ancora una volta viene controllato se i terminali dei resistori 3 sono rotti. Forse vale la pena spiegare di che tipo di resistori si tratta. .
Quando si salda la parte morsicata di questi resistori, è possibile accendere la scheda dello stadio preliminare senza lo stadio finale, il che è molto comodo durante l'installazione e la riparazione dell'amplificatore. Cioè, l'alimentazione viene fornita direttamente alla scheda preamplificatore e in caso di malfunzionamento della scheda preamplificatore i transistor finali non sono in pericolo.
Dopo aver installato i dissipatori di calore, è necessario applicare la tensione di alimentazione e impostare la corrente di riposo dello stadio finale utilizzando un resistore di regolazione. Per fare ciò, misurare la tensione ai capi dei resistori limitatori di corrente di 0,22 Ohm e ruotando il cursore, ottenere una lettura in millivoltmetro di 0,022 V, che corrisponderà a una corrente di 100 mA (ovviamente, l'ingresso a terra). A questo punto la regolazione può considerarsi completata e non vi resta che godervi il piacevole suono di questo amplificatore.
Il guadagno dell'amplificatore può essere calcolato utilizzando la formula R21+1/R6. Il risultato risultante mostra quante volte il segnale di ingresso verrà amplificato. Per ottenere il fattore di guadagno in dB bisogna utilizzare la formula Kdb = 20 x log Kr, dove Klb è il fattore di guadagno in dB, Kr è il fattore di guadagno in tempi, lg è il logaritmo decimale, 20 è il moltiplicatore. Ad esempio, nella tabella è riportata l'uguaglianza del guadagno in tempi e dB.

Figura 7.

La Figura 8 mostra lo schema di collegamento per il modulo O-2; il collegamento per gli altri moduli è simile.

Ritaglio sullo schermo dell'oscilloscopio.

Invece di un'onda armonica pura, c'è un taglio dell'onda sinusoidale in alto e in basso: le parti superiori sono piatte anziché arrotondate.

Puoi vedere maggiori dettagli sulla quantità di potenza necessaria per un amplificatore di potenza nel video qui sotto. Come esempio viene preso l'amplificatore STONECOLD, ma da questa misura risulta evidente che la potenza del trasformatore di rete può essere inferiore di circa il 30% rispetto alla potenza dell'amplificatore.