Obwody mini wzmacniacza audio

W tym artykule omawiamy garść obwodów mini wzmacniacza audio, który można szybko zbudować do wzmacniania bardzo małych sygnałów wejściowych do słyszalnych wyjść głośnikowych.

1) 1 watowy obwód wzmacniacza

Pierwszy obwód mini wzmacniacza audio współpracuje z „komplementarnym” stopniem wyjściowym, posiadającym pojedynczy tranzystor mocy NPN i pojedynczy tranzystor mocy PNP, który pozbywa się transformatora wyjściowego powszechnie obserwowanego w starszych modelach wzmacniaczy. Moc wyjściowa wynosi około 1 W, przy dość minimalnych zniekształceniach. Sygnał wejściowy jest przesyłany przez regulator głośności RV1, a następnie przez C1 do podstawy Q1.

Obciążenie kolektora dla Q1 składa się z R1, R5 wraz z głośnikiem. Napięcie kolektora Q1 wynosi około 50% napięcia zasilania, czyli 4V5. Bazy Q2 i Q3 mają również identyczne napięcie (prawie) jak kolektor Q1, ponieważ wartość R1 jest bardzo mała (68R).

W przecięciu emiterów Q2, Q3 napięcie może również wynosić prawie 4V5, R3 i R4 oraz rezystory o bardzo małych wartościach do sterowania prądem przepływającym przez Q2 i Q3. Jeśli wzmocniony sygnał wejściowy jest nie większy niż 4V5, Q2 jest wyłączany (ponieważ baza prawdopodobnie będzie miała obniżone napięcie w porównaniu z jego emiterem), niemniej jednak Q3 może nadal przekazywać sygnał.

Jak tylko Q1 wzmocni sygnał powyżej 4V5 sytuacja się odwróci, Q2 włączy się, a Q3 wyłączy.

Sygnały są mieszane na wspólnym złączu emitera Q2 i Q3 i przesyłane do głośnika za pomocą dużego kondensatora elektrolitycznego C2. Mniejsza wartość kondensatora C2 może powodować słabą odpowiedź częstotliwościową.

Negatywne sprzężenie zwrotne jest dostarczane przez R5 i R2, które gwarantują stabilność poprzez minimalizację wzmocnienia. R1 jest wbudowany w celu uzyskania niewielkiej ilości odchylenia podstawowego dla Q2 i Q3. Znacznie lepsze układy wykorzystują termistory lub diody do ochrony przed niekontrolowanymi temperaturami, które mogłyby uszkodzić parę tranzystorów wyjściowych.

Negatywnym aspektem jest sprzężenie prądu stałego tranzystora, gdzie jeśli jeden konkretny tranzystor zmieni swoją charakterystykę, efekt może być katastrofalny! Z tego powodu para tranzystorów wyjściowych musi być odpowiednio „dopasowaną parą”. Niektóre inne warianty można przetestować, biorąc pod uwagę, że one również są prawidłowo dopasowane z identycznym hFE.

2) Mały wzmacniacz do aparatu słuchowego

Kiedy szukasz taniego i brudnego obwodu mini wzmacniacza audio, prawdopodobnie możesz przetestować to małe urządzenie. Wśród wielu innych czynników można by było przyzwyczaić do zwiększenia mocy wyjściowej słuchawek dla osób z ubytkiem słuchu. Obwód jest prostym, podwójnym tranzystorem, wzmacniaczem audio. Pierwszy tranzystor, Q1, działa jak podstawowy przedwzmacniacz o średnim wzmocnieniu, który otrzymuje sygnał pochodzący z C1, działając jak bloker DC.

Tranzystor Q1 wzmacnia sygnał i kieruje go do C2. Ten tranzystor} następnie podaje sygnał do Q2, które jest skonfigurowane jak stopień wzmacniacza mocy. Ten stopień jeszcze bardziej wzmacnia sygnał, a C3 przełącza go w stronę głośnika.

Można by znaleźć trochę zniekształceń, niemniej jednak można by to zminimalizować poprzez testowanie z różnymi wartościami C5, utrzymując je we wskazanym zakresie. Jeśli to nie działa poprawnie, rozważ inne wartości. Jednak myśląc o tym, jak może się różnić wzmocnienie tranzystorów, najprawdopodobniej będzie wymagało sporo eksperymentów, aby wszystkie elementy działały prawidłowo.

3) Ulepszony obwód miniaturowego wzmacniacza aparatu słuchowego

4) Obwód wzmacniacza pół watowego

Przedstawiony tutaj kolejny miniaturowy układ wzmacniacza audio jest dość prosty. Moc wyjściowa wynosi około 250 mW, co zwykle jest wystarczające dla większości zastosowań i jest tak dobre, jak każde typowe radio tranzystorowe. Stopień zniekształcenia jest dość wysoki, około 5%.

Ten mały wzmacniacz jest średnio czuły i może zapewnić 100% mocy wyjściowej przy wejściu około 50 mV. Impedancja wejściowa wynosi około 50k. Wbudowana jest podstawowa regulacja barwy. Chociaż w rzeczywistości nie jest to aktywna regulacja barwy, a nie pasywna, efekt jest dość odpowiedni. Ramię centrum regulacji głośności jest przymocowane do podstawy Q1 za pomocą kondensatora blokującego DC.

Obwód działa

Q1 jest podłączony jak bardzo tradycyjny wzmacniacz ze wspólnym emiterem wraz z R2 dostarczającym odchylenie podstawowe, a R3 zachowuje się jak obciążenie kolektora. Ten stopień jest bezpośrednio sprzężony z drugim tranzystorem typu PNP. W ten sposób prąd przepływający przez Q1 dostarcza polaryzację dla drugiego tranzystora. Przy zastosowanych wartościach wyjście drugiego tranzystora jest bezpośrednio sprzężone z cewką głośnika.

Może się to wydawać niezbyt rozsądnym pomysłem, ponieważ prąd rezerwowy w tranzystorze wyjściowym nieustannie odchyla cewkę, czasami nieco do lub z jej typowego poziomu roboczego. Niemniej jednak, jeśli zostanie użyty duży głośnik, tak jak powinien, nie ma to prawie żadnego wpływu, a ponieważ nie oczekujemy świetnego wyjścia Hi-Fi, nie robi to różnicy.

Kontrola tonów

Sterowanie tonem obejmuje C2 i RV2, które są połączone w poprzek kolektora / podstawy Q1. Gdy RV2 jest ustawiony na wysoką wartość rezystancji, nie ma to prawie żadnego wpływu, ale przy ustawieniu na minimalnym poziomie 100nF powoduje sprzężenie zwrotne wysokich częstotliwości, które mają tendencję do pozostawania w fazie, co powoduje ich całkowite anulowanie. Aby układ działał poprawnie, należy skrupulatnie określić R3.

Wartość wskazana w tym artykule to 39 omów, co jest tylko średnim zakresem i chociaż może dobrze działać przy wstępnej konfiguracji, aby zagwarantować działanie obwodu, wartość należy określić eksperymentalnie. W przypadku, gdy jest bardzo mały, zobaczysz ekstremalne zniekształcenia w konfiguracjach o większej głośności.

Gdy jest zbyt wysoki, pobór prądu prawdopodobnie będzie zbyt duży, chociaż jakość wyjścia dźwięku będzie bardzo dobra. Można znaleźć kilka metod wyłapywania wartości. W przypadku braku multimetru wartość należy określić jako najmniejszą, która zapewnia przyzwoitą jakość.

W przypadku, gdy dostępny jest multimetr, należy go podłączyć szeregowo z napięciem zasilania i wybrać R3 tak, aby prąd spoczynkowy wzmacniacza, który jest prądem działającym przy braku sygnału wejściowego, wynosi około 20 mA.

Niezwykle ważne jest, aby Q2 był instalowany nad radiatorem, ponieważ może być niewiarygodnie gorący i może dostać się do niekontrolowanego ciepła, jeśli nie zostanie zastosowany radiator. Impedancja głośników nie jest naprawdę ważna, aw prototypowych głośnikach tak niskich jak 8 omów i tak dużych jak 80 omów prawie wszystkie działały dobrze. Jednak zmiana impedancji głośnika może również wymagać zmiany wartości R3.

5) Podstawowy obwód mini wzmacniacza 3 V.

Aby zmniejszyć liczbę części, zastosowano bezpośrednie sprzężenie między Tr1 i Tr2 oraz między Tr2 a głośnikiem. Tr1 działa jak zwykły wzmacniacz kolektorowy ładowany przez wspólny wzmacniacz emitera Tr2. Podstawowe odchylenie Tr1 jest pobierane z kolektora Tr2. Ponieważ jest to niezgodne z fazą z podstawą Tr1, uzyskiwana jest nadmierna stabilizacja.

Część prądu stałego kolektora Tr1 podobnie przebiega przez Tr2 przez podstawę do emitera, zapewniając w ten sposób zasadnicze odchylenie. Negatywne sprzężenie zwrotne jest dostarczane przez R5 i R3. R3 dostarcza sprzężenie zwrotne przez dwa etapy, a R5 realizuje sprzężenie zwrotne przez wyjście do wejścia Tr2.

Efekt tego sprzężenia zwrotnego skutkuje niewiarygodnie płaską krzywą odpowiedzi aż do zaskakująco niskich częstotliwości. Pasmo przenoszenia wysokich częstotliwości można znacznie poprawić, zmieniając tranzystory na 2N2907. Zastosowanie tego urządzenia może również przynieść wzrost wzmocnienia.

Subminiaturowy obwód wzmacniacza może być fantastyczny do wzmocnienia sygnału wyjściowego z tunera FM lub AM. Jeśli masz kompaktowe radio, które działa tylko z wyjściem słuchawkowym, możesz przyzwyczaić się do zwiększania głośności w przybliżeniu do poziomu głośnika. Aby to zrobić, wystarczy podłączyć wyjście z radia do wejścia wzmacniacza.

Głośnik zastosowany w tym wzmacniaczu musi być jak największy, o ile to możliwe, 12-calowy wewnątrz obudowy. Wdrożenie wyjątkowo małego głośnika może prowadzić do niewielkiej nieefektywności ze względu na fakt, że przez uzwojenie może przepływać duży prąd, nawet gdy sygnał wejściowy nie jest dostępny.

Prąd pobierany przez akumulator będzie stosunkowo wysoki, około 150 ma. co oznacza, że ​​musi być tak duży, jak to tylko możliwe.

6) Kolejny obwód mini wzmacniacza, pracujący z 3 V.

Ten mini wzmacniacz może pracować bez żadnych problemów i błędów przy napięciach zasilania od 3 V do 20 V przy użyciu rezystancji źródła, takich jak:

Napięcie zasilania / 2 mA (k omów)

Moc wyjściowa, jaką może dostarczyć wzmacniacz, jest naturalnie określona przez napięcie zasilania i jego rezystancję głośnika, co widać przez dołączoną tabelę.

Pobór prądu spoczynkowego przez wzmacniacz wynosi od 1 mA do 1,5 mA, dokładna wielkość zależy od różnorodności zastosowanych tranzystorów.

Jeśli prąd spoczynkowy spadnie poza tę konkretną granicę, prawdopodobnie konieczne będzie dostosowanie wartości R9. Jak widać w tabeli, wzmacniacz efektywnie współpracuje z głośnikami o wysokiej impedancji.

Ponieważ głośniki o impedancji do 200 omów nie są łatwo dostępne, należy spróbować użyć głośnika o mniejszej impedancji, wyposażonego w transformator uzupełniający.

Na przykład można zastosować głośnik 8 omów z transformatorem przy stosunku około 5: 1.

Chociaż moc wyjściowa wzmacniacza nie jest zbyt wysoka, jest jednak wystarczająca w połączeniu z umiarkowanie wydajnym głośnikiem w cichym miejscu. Wzmocnienie napięcia wzmacniacza wynosi około 50, a szerokość pasma 3 dB to około 300 Hz do 6 kHz.

Projekty PCB

Dyskretny wzmacniacz 1,5 W.

Ten mały obwód wzmacniacza może być przydatnym wsparciem dla każdego eksperymentatora audio.

Mógłby być przyzwyczajony do wzmacniania i wytwarzania słyszalnych impulsów za pośrednictwem oscylatorów działających w zakresie akustycznym, do śledzenia sygnałów przez inny wzmacniacz audio, który może być uszkodzony, do wzmacniania innego sygnału do akceptowalnego poziomu mocy w celu pomiaru lub działania przekaźnika itp. itp.

W dzisiejszych czasach można znaleźć wiele wzmacniaczy mocy z układami scalonymi, które dostarczają moc od 1 do 3 watów, chociaż większość z nich wymaga ostrożnego rozplanowania obwodu, aby uniknąć niestabilności (niestabilny wzmacniacz może wibrować i w konsekwencji ulec zniszczeniu) .

Co więcej, dyskretny wzmacniacz tranzystorowy jest znacznie bardziej pouczający, ponieważ można oszacować napięcia, aby uzyskać lepszy obraz jego działania.

Stąd niniejszy mały wzmacniacz został opracowany z zastosowaniem dyskretnych tranzystorów, które oprócz tego, że są znacznie bardziej stabilne niż konstrukcje oparte na układach scalonych, są doskonale dostosowane do wymagań użytkownika.

Tranzystory Q2, Q4 i Q5 są wklejone w małe aluminium, które działa jak radiator.

Jak działa obwód

Ten obwód jest dość typowy dla dużej liczby wzmacniaczy audio. Tranzystor Q3 wzmacniacza napięcia pierwotnego uruchamia dopasowanie wtórne (NPN plus PNP) Q4 i Q5, które są buforami zapewniającymi duże wzmocnienie prądu, ale mniejsze niż wzmocnienie napięcia jedności.

Ze względu na to, że podstawy Q4 i Q5 są zwykle odpowiednio dwoma złączami emitera bazowego na bok, Q3 jest używany do ustawiania napięcia polaryzacji dla tych BJT.

Tranzystor Q1 działa jak wzmacniacz błędu, który analizuje napięcie wejściowe i podzieloną zmianę napięcia wyjściowego.

Gdy występuje praktycznie jakakolwiek zmiana, dostarcza napięcie sterujące do Q3, aby błąd został naprawiony.

Napięcie wyjściowe jest dzielone przez stosunek (R6 + R5) / R5, a zatem wypracowane wzmocnienie wyniesie 28, mimo że prawidłowe wzmocnienie będzie prawdopodobnie nieco mniejsze.

Punkt polaryzacji DC wzmacniacza jest dodatkowo ustalany przez Q2, który jest niezmieniony przez R5 i jest oddzielony przez C3.

Aby utrzymać mniej więcej stały prąd w Q3, kondensator C6 jest ustawiony tak, aby zapewnić stałe napięcie na R8 (a tym samym przepływ prądu). Kondensatory C4 i C5 są przyzwyczajone do kompensacji częstotliwości