Простой «юбилейный» усилитель для наушников в. кузнецова

Германий

В конце XIX века германий был впервые выделен и идентифицирован немецким химиком Клеменсом Винклером. Этот материал, названный в честь родины Винклера, долгое время считался малопроводящим металлом. Это утверждение было пересмотрено в период Второй мировой войны, так как именно тогда были обнаружены полупроводниковые свойства германия. Приборы, состоящие из германия, широко распространились в послевоенные годы. В это время нужно было удовлетворить потребность в производстве германиевых транзисторов и подобных устройств. Так, производство германия в США выросло с нескольких сотен килограммов в 1946 году до 45 тонн к 1960 году.

↑ Играет германий!

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Рис. 1. Популярная схема УМЗЧ на германиевых транзисторах

Особо следует упомянуть о конденсаторе С5, предотвращающем возможную неустойчивую работу усилителя. Дело в том, что при выбранном способе регулировки уровня сигнала на входе УМЗЧ в зависимости от положения движка переменного резистора R1 изменяется глубина ООС и соответственно, коэффициент передачи c обратной связью: Kuос=–(R2||R12)/R1, где R1 – сопротивление между движком переменного резистора и входом УМЗЧ.Здесь не учитывается емкостное сопротивление корректирующего конденсатора С5.В результате мы можем столкнуться с неустойчивой работой (генерацией) усилителя при увеличении глубины обратной связи, т.е. уменьшении усиления с помощью переменного резистора R1. Вероятность возбуждения повышается при отключении нагрузки (акустической системы).

Рис. 2. Эквивалентная схема усилителя с параллельной обратной связью по напряжению

Рис. 3. Возможная логарифмическая АЧХ схемы

Рис. 4. Контроль усилителя с помощью прямоугольных импульсов
время установления импульса устойчивой схемы оказывается во много раз меньше переходного процесса кривой 1конденсатор Сос (С5 в схеме рис. 1) служит для обеспечения «гладкости» переходных процессов и устойчивости схемы

Пути улучшения известной схемы

Учитывая вышесказанное, обращу внимание на три момента, которые позволяют улучшить качество звучания, надежность и повторяемость схемы, показанной на рис. 1:1. Выбрать постоянный коэффициент усиления УМЗЧ по напряжению, включив последовательно с конденсатором С1 резистор, а сам усилитель подключить к низкоомному источнику сигнала

Для чувствительности УМЗЧ с входа Uвх=0,775 В следует взять резистор сопротивлением 620 Ом.2. Обеспечить гарантированную устойчивость усилителя включением параллельно выходу стабилизирующей последовательной RC – цепочки: резистора 20 Ом и пленочного полипропиленового, полистирольного или полиэтилентерефталатного конденсатора 0,047 мкФ (цепь Зобеля).3. Снизить напряжение питания до 30 В и менее, поскольку выбранная элементная база не обеспечивает надежную работу усилителя при напряжении питания Uп=40 В.

Принципиальная схема доработанного УМЗЧ на германиевых транзисторах

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Рис. 5. Схема УМЗЧ на германиевых транзисторах с реализованными доработками

Характеристики доработанного усилителя

Характеристики УМЗЧ на германиевых транзисторах с выполненными доработками:Напряжение питания: 30 В; Максимальная мощность при сопротивлении нагрузки 4 Ом: 20 Вт; Ток потребления при максимальной мощности, не более: 1,0 А; Частотный диапазон: 20 Гц…20 кГц (–1,5 дБ); Коэффициент гармоник при выходной мощности 18 Вт: 0,12%; Коэффициент усиления по напряжению: 12,4 (21,8 дБ); Чувствительность: 775 мВ; Выходное сопротивление, не более: 0,5 Ом.

Рекомендуемый БП

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Рис. 6. Рекомендуемая схема блока питания

Аудио

Для получения качественного звука на аналоговом аудиооборудовании нужно определиться. Что выбрать: современные интегральные схемы (ИС) или УНЧ на германиевых транзисторах?

В первые дни появления транзисторов ученые и инженеры спорили относительно материала, который будет лежать в основе работы устройств. Среди элементов периодической таблицы одни являются проводниками, другие – изоляторами. Но у некоторых элементов есть интересное свойство, позволяющее им называться полупроводниками. Кремний является полупроводником и используется почти во всех транзисторах и интегральных схемах, изготовленных сегодня.

Но до того, как кремний стал использоваться в качестве подходящего материала для изготовления транзистора, его заменял германий. Преимущество кремния по сравнению с германием объяснялось в основном более высоким коэффициентом усиления, который мог быть достигнут.

Хотя германиевые транзисторы разных производителей часто обладают отличными друг от друга характеристиками, считается, что некоторые типы дают теплый, насыщенный и динамичный звук. Звуки могут варьироваться от хрустящих и неровных до приглушенных и ровных с промежуточными между ними. Несомненно, подобный транзистор заслуживает дальнейшего изучения как усилительного устройства.

Зарождение элемента

Германий был обнаружен Клеменсом и Винклером в немецком городе Фрайберг в 1886 году. Существование этого элемента предсказывал Менделеев, установив заранее его атомный вес, равный 71, и плотность 5,5 г/см3.

В начале осени 1885 года шахтер, работавший на серебряном руднике Химмельсфюрст близ Фрайберга, наткнулся на необычную руду. Она была передана Альбину Вейсбаху из близлежащей Горной академии, который подтвердил, что это новый минерал. Он в свою очередь попросил своего коллегу Винклера проанализировать добычу. Винклер обнаружил, что в составе найденного химического элемента находится 75 % серебра, 18 % серы, состав остального 7 %-ного объема находки ученый определить не смог.

К февралю 1886 года он понял, что это новый металлоподобный элемент. Когда были протестированы его свойства, стало ясно, что это недостающий элемент в таблице Менделеева, который располагается ниже кремния. Минерал, из которого он произошел, известен как аргиродит – Ag 8 GeS 6. Спустя несколько десятилетий этот элемент будет выступать основой германиевых транзисторов для звука.

Советская «силиконовая долина»

В советское время, в начале 60-х годов, город Зеленоград стал плацдармом для организации в нем Центра микроэлектроники. Советский инженер Щиголь Ф. А. разрабатывает транзистор 2Т312 и его аналог 2Т319, который в последующем стал главным компонентом гибридных цепей. Именно этот человек заложил основу для выпуска в СССР германиевых транзисторов.

В 1964 году завод «Ангстрем» на базе Научно-исследовательского института точных технологий создал первую интегральную микросхему IC-Path с 20 элементами на кристалле, выполняющую задачу совокупности транзисторов с резистивными соединениями. В это же время появилась другая технология: были запущены первые плоские транзисторы «Плоскость».

В 1966 году в Пульсарском научно-исследовательском институте начала действовать первая экспериментальная станция по производству плоских интегральных микросхем. В NIIME группа доктора Валиева начала производство линейных резисторов с логическими интегральными схемами.

В 1968 году Исследовательский институт Пульсар произвел первую часть тонкопленочных гибридных ИС с плоскими транзисторами с открытой рамой типов KD910, KD911, KT318, которые предназначены для связи, телевидения, радиовещания.

Линейные транзисторы с цифровыми ИС массового использования (типа 155) были разработаны в Научно-исследовательском институте МЭ. В 1969 году советский физик Алферов Ж. И. открыл миру теорию по управлению электронными и световыми потоками в гетероструктурах на базе арсенид-галлиевой системы.

Хроника

История создания транзисторов начинается в 1947 году с компании Bell Laboratories, располагающейся в Нью-Джерси. В процессе участвовали трое блестящих американских физиков: Джон Бардин (1908–1991), Уолтер Браттэйн (1902–1987) и Уильям Шокли (1910–1989).

Команда, возглавляемая Шокли, пыталась разработать новый тип усилителя для телефонной системы США, но то, что они на самом деле изобрели, оказалось гораздо интереснее.

Бардин и Браттэйн соорудили первый транзистор во вторник 16 декабря 1947 года. Он известен как транзистор с точечным контактом. Шокли много работал над проектом, поэтому неудивительно, что он был взволнован и рассержен тем, что его отклонили. В скором времени он в одиночку сформировал теорию переходного транзистора. Это устройство по многим параметрам превосходит транзистор с точечным контактом.

Высококлассный усилитель на германиевом транзисторе

Забегая вперед, скажу, что этим экспериментальным усилителем на паре германиевых транзисторах я до сего времени пользуюсь и слушаю его практически каждый день, а времени прошло с момента его изготовления немного-немало, примерно где-то лет пятнадцать. Возвращаясь к тому времени, теперь почти былинному, когда я начал собирать этот усилок, то честно скажу, сначала звук мне не понравился.

Схема усилителя

То-есть звучание было не совсем такое как я ожидал. Но это было и не удивительно, ведь я на тот момент был ограничен в возможности подбора пар выходных германиевых транзисторов ввиду их малого количества. А подбирать их попарно по коэффициенту усиления нужно обязательно. Кроме этого, усилитель на германиевом транзисторе требует, чтобы в звуковом тракте были установлены аудиофильские конденсаторы, а я в тот момент устанавливал то, что было под рукой.

Во-первых, указанный в схеме с сопротивлением обратной связи cizirdayip конденсатор 6,8 нФ не работал просто остановился. Когда ставил что-то улучшенное или даже совсем отмененное, я пошел вместо 470пФ. AC153 мы также попробовали оба с BC327 вместо BD140.

Затем я нарисовал принципиальную схему усилителя на германиевом транзисторе, показанная ниже, с таким расчетом, чтобы можно было по бокам печатной платы разместить два радиатора охлаждения с эффективной площадью рассеивания тепла. Кроме этого, в процессе тестирования, выяснилось, что не все так гладко, пришлось внести несколько изменений в схему. Дело в том, что цепочка обратной связи, состоящей из резистора 1кОм и шунтирующего конденсатора 6,8nF, просто не работала.

Процесс сборки

Поэтому я вместо конденсатора 6,8nF поставил 470pF. В качестве предвыходного транзистора, указанного на схеме как AC153 (аналог российского транзистора ГТ402И), был установлен BC327 вместо BD140. Здесь транзистор становится немного горячим, поэтому его нужно установить куда-нибудь, где охлаждение будет более эффективнее. Двухканальная схема сконфигурирована как полностью независимая друг от друга на одной плате, каждый канал питается от отдельного источника питания.

Печатная плата была изготовлена на фольгированном текстолите методом трафаретной печати. Из-за нехватки места на лицевой стороне платы, пришлось подпаивать некоторые элементы со стороны пайки — прямо на дорожки. Для усиления токопроводящих дорожек, я дополнительно облудил их припоем.

Один из самых важных аспектов при установке выходных транзисторов на радиатор, это обязательное изолирование транзистора от теплоотвода, так как это комплементарная пара, поэтому каждый транзистор в паре имеет разную проводимость.

В качестве изоляционного материала выбираем вот например из этого: теплопроводные керамические прокладки, на сегодняшний день они являются самыми эффективными, но если нет в наличии таковых, то можно использовать прокладки из многослойной слюды

Также следует обратить внимание во время установки германиевого транзистора на теплоотвод, крепящий винт, тоже должен быть изолирован от транзистора. Самый легкий способ это сделать, это одеть на него небольшой отрезок термоусадочной трубки.

Принципиальняа схема усилителя

Изначально мною был построен усилитель НЧ на мощных транзисторах П210в, качеством и звучанием которого я остался очень доволен. Через некоторое время я решил соединить лампы и транзисторы. Идея не нова и изрядно потертая. Много конструкций было найдено на просторах интернета, но из всего множества схем была найдена только одна схема лампы плюс германий, да и то как мне показалось неоправданно-мудреная.Я решил подойти иначе к постройке задуманного усилителя взяв за основу классическую двухтактную схему, на основе которой строились все усилители со времен появления транзисторов и схему ремейк, лампа плюс полевой транзистор. Как видно из схемы ламповая часть с транзистором осталась без изменений.

Эта схема предлагается многим радиолюбителями как ламповый усилитель для наушников. В последствии оказалось очень удобно иметь ламповый усилитель НЧ для наушников и на акустику — построенный на транзисторах. Схема в особом описании не нуждается, при правильной сборке все начинает работать сразу.Для удобства мною была поставлена кнопка на две пары контактов для отключения транзисторной части от ламповой, что в свою очередь избавило от необходимости отключать колонки от усилителя при использовании наушников. Но при желании можно одновременно слушать и ухи и колонки — кому как нравится.

Зачем нужны усилители?

На практике устройство, которое мы знаем как усилитель звучания для наушников, решает две основные задачи:

  • обеспечивает достаточный уровень громкости звучания;
  • передает аудиосигнал без шумов и искажений.

При этом вторая функция столь же важна, как и первая, поскольку при неплохой громкости многих современных мобильных телефонов качество звучания по-прежнему остается самым слабым звеном. Давайте просто представим себе пару машин, которые разгоняются до 120 км/ч. Но при этом одна движется предельно уверенно, а другая трясётся, ее всё время заносит из одной стороны в другую из-за плохой подвески или испорченных колёс.

То же самое можно отнести и к усилителю: громкость является только одним из параметров акустического устройства. Она, вне всякого сомнения, важна. Но лишь как самое первое условие, вторым же фактором комфортного звуковоспроизведения считается качество аудиосигнала, в подавляющем большинстве случаев именно от него во многом зависит цена на всё устройство в целом.

Наушники являются рабочим инструментом для многих людей. Этот девайс позволяет наслаждаться музыкальными треками, раскрывать по-новому их звучание и при этом не беспокоиться, что чрезмерная громкость помешает домочадцам или соседям. Однако, раскрыть полный диапазон мелодии не получится без усилителя наушников. Кроме того, усилитель для наушников нужен для передачи басов и средних частот, в его отсутствие они практически не обнаруживаются.

Таким образом, использование усилителей позволяет из плоского и тихого звука получить высококачественное объемное звучание. Даже самое примитивное устройство позволит раскрыть всю широту звукового ряда с полноценными басами. Высокие частоты также приобретают более разборчивый характер: в них исчезает резкость звучания, при этом слушатель хорошо различает разделение инструмента.

Обзор видов

Для начала нужно отличать Hi-Fi прибор и типовой портативный усилитель. В большинстве случаев усилители для наушников отличаются довольно скромными размерами, благодаря чему их можно использовать с мобильным телефоном вне домашней обстановки.

Подобное устройство питается от съемного аккумулятора. Стационарные Hi-Fi устройства характеризуются тем, что в них все энергопотребление зависит лишь от объема потребляемого электрического тока из розетки, в то время как энергопотребление портативных изделий во многом зависит и от количества нагрузки, и напряжения.

В соответствии с законами физиками, объем потребляемого тока прямо пропорционален его напряжению и обратно пропорционален тому напряжению, которое подаётся на источник. Соответственно, чем выше будет параметр сопротивления наушников, тем меньше на выходе будет потребление тока. В зависимости от того, какие элементы задействованы в структуре механизма, все усилители можно условно разделить на три категории: ламповые, а также транзисторные и гибридные.

Ламповые

Эти механизмы способствуют усилению мягкости. Они обеспечивают гораздо более мягкое усиление звуковоспроизведения в сравнении с прочими разновидностями оборудования, на выходе звучание получается теплым и комфортным, а своеобразную атмосферу уюта помогают создать светящиеся во тьме лампочки. Однако этот агрегат предъявляет повышенные требования к условиям своей эксплуатации.

Его можно использовать только в проветриваемом вентилируемом помещении, обязательно недоступном для домашних питомцев и маленьких детей месте, так как во время работы лампы довольно сильно накаляются и при неосторожном обращении могут вызвать ожоги

Транзисторные

Модели, работающие на германиевых транзисторах, преобразовывают волны в чёткий и точный звук. Они не имеют какого-то определенного стиля, потому могут использоваться для соединения с самыми разнообразными видами аудиоматериалов. Устройства отличают компактные размеры, кроме того, они потребляют намного меньше энергии, нежели все остальные разновидности усилителей. Транзисторное приспособление лучше всего взаимодействует с низкоомными наушниками.

Гибридные

Такие приспособления в своей схеме применяют оба элемента: и лампу, и транзистор. Подобная модель идеально подходит для низкоомных наушников, в которых лампа обеспечивает мягкость звучания, а транзистор отвечает за детальность и мощность сигнала. Гибридные версии обычно выбираются строго под каждый конкретный тип наушников, поскольку от этого во многом зависит качество и объемность получаемого звука.

↑ Список упомянутых источников

Кремний против германия в усилителях одинаковой ретро-структуры и новый германиевый кит в концеУсилитель «GermaZon»

Умощняем датагорский германиевый кит «GeAmp 1970»Спасибо Николаю за фотки и интерес к УМЗЧ на германиевых транзисторах! Всем спасибо за внимание и успехов!

Владимир Мосягин (MVV)
Россия, Великий Новгород
Список всех статей

Профиль MVV

Радиолюбительством увлекся с пятого класса средней школы.Специальность по диплому — радиоинженер, к.т.н.Автор книг «Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником», «Секреты радиолюбительского мастерства», соавтор серии книг «Для прочтения с паяльником» в издательстве «СОЛОН-Пресс», имею публикации в журналах «Радио», «Приборы и техника эксперимента» и др.

Блок питания усилителя

Теперь перейдем к блоку питания нашего гибридного лампово-транзисторного усилителя для наушников и колонок. В качестве трансформатора можно использовать любой мощность 15-20ватт. Мною был применен ТС-20, извлеченный откуда-то на работе, не помню откуда. Все обмотки в нем уже имелись и по толку подходили что существенно упростило изготовления блока питания для УНЧ. Для тех кто пожелает не использовать часть усилителя для наушников исключив транзистор irf630, необходимость в транзисторном стабилизаторе отпадает, поскольку сама схема оконечного усилителя не критична к хорошо отфильтрованному и стабилизированному источнику питания и работает от простейшего выпрямителя с одной емкостью в 4700 мкФ. Фон переменного тока полностью отсутствует. Сама же схема стабилизатора необходима для варианта с полевиком, поскольку схема линейная работающая в классе А и потребляет около 2 ампер , то ей необходима хорошая фильтрация дабы устранить фон переменного напряжения. Накал лампы тоже нужно питать постоянкой с делителем на резисторах, что изображен на схеме.Применив все выше указанное вы избавите себя от проблемы фона переменного тока в наушниках. Есть схемы источника питания на LM317 или же на регулируемых кренках наподобие КР142ЕН8. Плюс ко всему в таких схемах используются цепочки R-C фильтров. Резисторы очень сильно греются. И еще мною было обнаружено что при использовании выпрямителя на указанных выше микросхемах, при отсутствии сигнала в наушниках наблюдается довольно сильное шипение.Это шипение так для меня и осталось загадкой. По этому и была взята сама обычная схема на двух транзисторах. Марку стабилитронов не указал по причине того что придется подобрать три или два штуки таким образом чтоб на выходе получилось 22-27 вольт. Больше указанной величины подымать не стоит, а то спалите германиевые транзисторы (ГТшки). Проблему щелчков в наушниках при включении решил просто запараллелив стабилитроны емкостью в 2200 микрофарад. секрет в том что при включении напряжение на выходе блока питания появляется постепенно, в течении 20 секунд возрастает до нормального рабочего. И второй плюс — конденсатор включенный таким образом очень хорошо сглаживает пульсации на выходе блока питания(БП).

Правила выбора

Многих любителей музыки сейчас интересует вопрос о том, как правильно подобрать аппарат для усиления звучания наушников. Современная промышленность предлагает большое разнообразие усилителей – это Hi-Fi и Hi-End, беспроводные модели на bluetooth и подключающиеся через кабель, для низко- и высокоомных устройств, балансные мини-усилители и студийные изделия, в продаже также встречаются варианты для слабослышащих и устройства с оптическим входом ОУ.

Именно для них мы приведем ряд основных факторов, на которые нужно обратить внимание при выборе оптимальной модели. Личное восприятие

Обязательно протестируйте устройство в магазине, оно должно создавать для слушателя чувство полного и комфортного погружения в акустику. Это может быть ровный точный звук либо, наоборот, мягкий – в любом случае он должен подходить именно вам, чтобы от прослушивания полюбившейся песни вы испытывали только чувство полного удовлетворения

Личное восприятие. Обязательно протестируйте устройство в магазине, оно должно создавать для слушателя чувство полного и комфортного погружения в акустику. Это может быть ровный точный звук либо, наоборот, мягкий – в любом случае он должен подходить именно вам, чтобы от прослушивания полюбившейся песни вы испытывали только чувство полного удовлетворения.

О том, какие усилители для наушников популярны у покупателей, смотрите в следующем видео.

Разделение по классам

На основании характеристик режима работы и зависимости выходного тока устройства от параметров электродвижущей силы входящего сигнала, все устройства разделяют по нескольким классам.

Класс «А»

В данном случае усиление звука производится на линейном участке вольт-амперной характеристики, где отсутствуют какие-либо искажения. Приборы этой группы отличаются самой лучшей линейностью усиления, их отличает полное отсутствие каких-либо искажений получаемого сигнала, но коэффициент их полезного действия крайне низок – он находится в диапазоне от 15 до 20%.

Такие приборы считаются неэкономичными, поскольку расходуют совсем много энергии и практически всегда впустую. Ещё один минус устройств данного класса состоит в том, что во время работы они сильно нагреваются.

Класс «В»

Здесь усилитель звуковой волны происходит исключительно во время полупериода прохода звука. То есть можно отметить, что усилитель работает с небольшой отсечкой, таким образом, для всех полуволн действует собственный усилитель группы А. В итоге на выходе значение тока понижается, а КПД многократно увеличивается, доходя до отметки в 60-70%.

Класс «АВ»

Это промежуточное звено между А и В, подобные усилители могут снижать искажения звукового сигнала. Параметр КПД у этих приборов также промежуточный и соответствует 40- 50%.

А кто у нас певец?

Напоследок хочется высказать некоторые субъективные замечания по поводу использования компьютера в качестве источника сигнала. Естественно, что собирать схему №3 или №5 для того, чтобы подключить к выходу звуковой карты типа ESS688 особого смысла не будет — разницу в качестве звука не будет слышно из-за особенностей этой весьма старой «звучалки».

Данные схемы просто напрашиваются на работу с картами типа SB Live! и более поздними моделями. Конечно, если у вас в компьютере стоят девайсы, создающие кучу наводок при обращении к ним – качественную музыку придется слушать только в минуты отдыха.

Другой вопрос –— как слушать музыку в наушниках? Лично я использую набор Winamp+DFX. Может, мне просто не встречалось других проигрывателей, качество которых меня устроило? Наверное…

Но дело вот в чем: включите эквалайзер, визуализацию установите в виде анализатора спектра — «тонкие полоски» с максимальным качеством кадров в секунду, «огненный» стиль (когда на пиках верхушки полосок становятся красными). И что вы увидите? Скорее всего, практически все полоски одновременно будут доставать до максимальной отметки… (Интересно, многие ли считают это нормой?)

А теперь попробуйте левый ползунок («preamp» — «предварительное усиление») немного сдвинуть вниз, так, чтобы до верхней отметки цветные полоски доставали только иногда.

Если у вас хорошая акустика и битрейт записи не ниже 160, разницу почувствуете сразу (громкость звука понизится, но это легко компенсировать регулятором громкости). В случае, когда разницу в изменении качества звучания услышать не удается — вы, вероятно, уже давно пользуетесь наушниками при езде в общественном транспорте (прослушивание музыки сокращает дорогу, но при этом сильно ухудшает слух).

Если вы считаете, что при воспроизведении музыки все частоты должны звучать одновременно и на полную громкость — вынужден вас разочаровать. В этом случае такой сигнал не будет иметь к музыке никакого отношения, и в радиотехнике для него даже есть специальное название — «белый шум». Подобной смесью частот проверяют, сколько времени могут выдержать динамики без необратимых механических (и прочих) повреждений. Расслышать при этом все ньюансы звучания инструментов вряд ли получится… Так что, если для вас самое главное при прослушивании музыки — громкость, даже усилители вышего класса могут не оправдать возлагавшихся на них надежд.

Между прочим, изготовление высококлассных усилителей для личного пользования не менее увлекательное занятие, чем разгон процессоров и видеокарт. По крайней мере, мне так кажется…

Чутких вам ушей!

Сделай сам усилитель за 500 рублей →
← Классы усилителей

↑ А теперь поет кремний!

Схема усилителя аналогичной структуры, но на кремнии

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Рис. 7. Принципиальная схема простого УМЗЧ на кремниевых транзисторах

Детали усилителя на два канала

VT1 – Транзистор 2N5551 – 2 шт., VT2 – Транзистор 2SD2390 – 2 шт., VT3 – Транзистор 2SB1560 – 2 шт., VD1…VD3 – Диод 1N4148 – 6 шт., R1 – Рез.0,25 -510 Ом (голубой, красный, коричневый, золотистый) – 2 шт., R2 – Рез.подстр. 300 Ом Trim 3296W-1-301 – 2 шт., R3 – Рез.-0,25-200 Ом (красный, черный, коричневый, золотистый) – 2 шт., R4 – Рез.-0,25-1,8 кОм (коричневый, серый, красный, золотистый) – 2 шт., R5 – Рез.-0,25-150 Ом (коричневый, зеленый, коричневый, золотистый) – 2 шт., R6, R8 — Рез.-0,25-68 Ом (голубой, серый, черный, золотистый) – 4 шт., R7 – Рез.-0,25-33 кОм (оранжевый, оранжевый, оранжевый, золотистый) – 2 шт., R9 – Рез.-0,25-9,1 кОм (белый, коричневый, красный, золотистый) – 2 шт., R10 – Рез.подстр. 33 кОм Trim 3296W-1-333 – 2 шт., R11, R12 — Рез.-5-0,1 Ом SQP – 4 шт., R13 – Рез.-1-470 Ом (желтый, фиолетовый, коричневый, золотистый) – 2 шт., R14 – Рез.-0,5-20 Ом (красный, черный, черный, золотистый) – 2 шт., C1 – Конд. 220/25V 0812 +105°C– 2 шт., C2 – Конд. 470/16V 1013 +105°С – 2 шт., C3 – Конд. NPO 33 пФ 5% керам. имп. – 2 шт., С4 – Конд. 100/63V 1013 +105°C – 2 шт., C5 – Конд. 4700/50V 2235+105°С – 2 шт., C6 – Конд. 1/63V К73-17 – 2 шт., C7 – Конд. 470/63V 1321 105°C – 2 шт., C8 – Конд. 0,047/630V К73-17 – 2 шт., C9 – Конд. 0,68/63V К73-17 – 2 шт., L1 – Индуктивность Ferrite beads – 2 шт., X1, X2 – Клеммник 2К шаг 5 мм на плату ТВ-01А – 2 шт., X3…X6 – Клемма ножевая на плату TA-M/DJ610-6.3 – 8 шт., 2A2318 – Подложка теплопроводная для ТО-218, ТО-247, с отв. – 4 шт., Печатная плата 70х85 мм – 2 шт.

Рис. 8. Размещение деталей одного канала УМЗЧ

Рис. 9. Клещи для обжима клемм и контактов на провод

Характеристики кремниевого собрата

Характеристики простого УМЗЧ:Напряжение питания: 30 В; Максимальная мощность при сопротивлении нагрузки 4 Ом: 20 Вт; Ток потребления при максимальной мощности, не более: 1,0 А; Частотный диапазон: 20 Гц…20 кГц (–0,5 дБ); Коэффициент гармоник при выходной мощности 18 Вт: 0,03%; Коэффициент усиления по напряжению: 11,5 (21,2 дБ); Чувствительность: 775 мВ; Выходное сопротивление, не более: 0,025 Ом.

Германий или кремний ?

Прилагаю в доказательство таблицу физических свойств германия и кремния.

Из таблицы видно, что подвижность электронов и дырок, продолжительность жизни электронов, а также длина свободного пробега электронов и дырок значительно выше у германия, а ширина запрещенной зоны ниже, чем у кремния. Известно также, что падение напряжения на переходе р-n составляет 0,1 — 0,3 В, а на n-р — 0,6 — 0,7 В, из чего можно  сделать вывод, что германий является гораздо лучшим проводником, чем кремний, а следовательно и каскад усиления на транзисторе p-n-p имеет значительно меньшие потери звуковой энергий, чем аналогичный на n-p-n. Возникает вопрос: почему же выпуск германиевых полупроводников был прекращен?

Прежде всего потому что по некоторым критериям Si намного предпочтительнее, поскольку може тработать при температуре до 150 градусов Цельсия, а Ge — 85. Да и частотные     свойства у него гораздо лучше. Вторая причина — чисто экономическая. Запасы кремния на планете практически безграничны, в то время как германий — довольно редкий элемент, технология получения и очистки которого значительно дороже.

Усовершенствование усилителя

Схема окончательного варианта УМЗЧ показана на рис.4. Транзистор VT9 (МП25) контролирует ток через выходные транзисторы VT7 и VT8.

Рис. 4. Окончательный, доработанный вариант схемы УМЗЧ на транзисторах.

Рис. 5. Продолжение схемы УМЗЧ с рисунка 4.

При превышении его заданной величины срабатывает триггер на туннельном диоде VD5, и реле К1, К2 отключают питание усилителя. Кнопка SB1 сбрасывает триггер в исходное состояние.

К сожалению, на выход “пролезают” заметные пульсации питающих напряжений, так что питать усилитель нужно от стабилизированного источника.

Звучание и этого усилилителя, и усилителя по рис.1 мне нравилось больше, чем лампового УНЧ радиолы “Симфония-2”-лучшего продукта советской промышленности в те годы.

↑ Общая сборка усилителя

Делаю предварительную примерку и начинаю слесарные работы по закреплению всех деталей в корпусе.

Силовой трансформатор тороидальный. Со страшным названием БЫ5.702.010-02, которое призвано было запутать вероятного противника. Трансформатор выдает на выходе 20 Вольт. Параметры этой обмотки по току мне найти не удалось, но накал лампы ГМ-70 (а это 3.5 А) он держит, не напрягаясь и не перегреваясь. Так что для питания двух каналов этого усилителя ему мощности хватит даже с запасом.

Выпрямительные диоды я использовал тоже германиевые Д305 (10 А, 50 V). Таким образом, получилось собрать усилитель, в котором нет ни одной кремниевой детали. Все по «феншую».

Конденсаторы фильтра — 2 шт. по 10000 мкФ. Хватило бы и по одному, но, как я писал вначале, жадность обуяла, к тому же место в корпусе было.

На выход поставил по три соединенных параллельно конденсатора 1000 мкФ 63 В. Конденсаторы качественные, от японской Матсушиты.

После того как все комплектующие надежно закреплены в корпусе, остается только их соединить между собой проводами, ничего не напутав. Монтаж я делал, используя медную моножилу сечением 0.5 кв мм в силиконовой термостойкой изоляции. Этот провод я брал из кабеля, которым проводят пожарную сигнализацию. Рекомендую к использованию. За счет того что провод жесткий, без особых усилий получается его ровно и аккуратно уложить в корпусе.

Вот и все. Осталось только поставить верхнюю крышку на место, подключить колонки и выбрать любимую мелодию для прослушивания.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий