بسیاری از مردم با وضعیتی آشنا هستند که یک دستگاه صدا را پخش می کند، اما آن را با صدایی که ما می خواهیم انجام نمی دهد. چه باید کرد؟ می توانید سایر تجهیزات بازتولید صدا را خریداری کنید یا می توانید یک تقویت کننده قدرت فرکانس صوتی (از این پس UMZCH) خریداری کنید. علاوه بر این، تقویت کننده را می توان با دست مونتاژ کرد.
برای انجام این کار، فقط به دانش اولیه الکترونیک نیاز دارید، مانند توانایی تمایز بین امیتر، پایه و کلکتور در ترانزیستور دوقطبی، تخلیه، منبع، گیت در میدان، و همچنین سایر جنبه های ابتدایی..
در ادامه مهمترین پارامترهای تقویت کننده های قدرت صوتی که باید برای دستیابی به بهره بیشتر بهبود یابند و همچنین ساده ترین مدارهای این دستگاه ها که بر روی اجزای مختلف پایه مانند لوله های خلاء، ترانزیستورها مونتاژ شده اند، توضیح داده می شود. تقویت کننده های عملیاتی و مدارهای مجتمع.
علاوه بر این، این مقاله یک طرح UMZCH با کیفیت بالا را در نظر می گیرد. ترکیب، پارامترها و همچنین ویژگی های طراحی آن تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. طرح UMZCH سوخوف نیز در نظر گرفته خواهد شد.
پارامترهای UMZCH
مهمترین پارامتر تقویت کنندهقدرت - ضریب تقویت این نشان دهنده نسبت سیگنال خروجی به سیگنال ورودی است و به سه پارامتر جداگانه تقسیم می شود:
- سود فعلی. KI=Iout / Iدر.
- افزایش ولتاژ. KU=Uout / Uدر.
- افزایش قدرت. KP=Pout / Pدر.
در مورد UMZCH، منطقی تر است که بهره توان را در نظر بگیریم، زیرا این پارامتر است که نیاز به تقویت دارد، اگرچه احمقانه است که انکار کنیم که مقدار توان - هم ورودی و هم خروجی - به جریان بستگی دارد. و مقادیر ولتاژ.
البته تقویت کننده ها پارامترهای دیگری مانند ضریب اعوجاج سیگنال تقویت شده دارند اما در مقایسه با بهره چندان مهم نیستند.
فراموش نکنید که هیچ دستگاه کاملی وجود ندارد. هیچ UMZCH با سود عظیم، عاری از سایر معایب وجود ندارد. شما همیشه باید برخی از پارامترها را به خاطر دیگران قربانی کنید.
UMZCH در دستگاه های الکترووکیوم
دستگاه‌های خلاء الکتریکی دستگاه‌هایی هستند که در طراحی خود فلاسکی دارند که در آن خلاء یا گاز معین و همچنین حداقل دو الکترود - یک کاتد و یک آند وجود دارد.
در داخل فلاسک می تواند سه، پنج و حتی هشت الکترود اضافی وجود داشته باشد. لامپ با دو الکترود دیود نامیده می شود (نباید با دیود نیمه هادی اشتباه شود)، با سه - یک سه قطبی، با پنج - یک پنتود.
تقویت کننده برق لوله خلاءدر بین دوستداران موسیقی معمولی و نوازندگان حرفه ای بسیار مورد توجه است، زیرا لوله ها "تمیزترین" تقویت را ارائه می دهند.
این تا حدودی به این دلیل است که الکترون های تزریق شده از کاتد در مسیر خود به آند با مقاومتی مواجه نمی شوند و در حالت بدون تغییر به هدف می رسند - آنها در چگالی و سرعت مدوله نمی شوند..
تقویت‌کننده‌های لوله گران‌ترین تقویت‌کننده‌های موجود در بازار هستند. این به دلیل این واقعیت است که دستگاه های الکترووکیوم دیگر در قرن گذشته به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفتند، به ترتیب، تولید آنها در مقادیر زیاد بی سود شد. این یک محصول تکه ای است. اما چنین UMZCH ها قطعاً ارزش پول خود را دارند: در مقایسه با آنالوگ های محبوب، حتی در مدارهای مجتمع، تفاوت به وضوح قابل شنیدن است. و نه به نفع چیپس.
البته نیازی به مونتاژ آمپلی فایرهای لوله ای به تنهایی نیست، می توانید آنها را از فروشگاه های تخصصی خریداری کنید. هزینه تقویت کننده ها در دستگاه های خلاء از 50000 روپیه شروع می شود. می توانید گزینه های استفاده شده نسبتا ارزان (حتی تا 10000 پوند) را پیدا کنید، اما ممکن است کیفیت پایینی داشته باشند. قیمت آمپر لوله خوب چقدر است؟ از 100000 روبل. آمپلی فایرهای خیلی خوب چقدر قیمت دارند؟ از چند صد هزار روبل.
مدارهای UMZCH زیادی روی لامپ ها وجود دارد، این بخش یک مثال ابتدایی را در نظر می گیرد.
ساده‌ترین تقویت‌کننده را می‌توان روی یک تریود مونتاژ کرد. این به کلاس مدارهای تک چرخه UMZCH تعلق دارد. در تریود، الکترود سوم یک شبکه کنترلی است که جریان آند را تنظیم می کند. یک ولتاژ متناوب به آن متصل است و با استفاده از بزرگی و قطبیت سیگنال منبع، می توانیدکاهش یا افزایش جریان آند.
اگر یک پتانسیل بالای منفی را به شبکه وصل کنید، الکترون ها روی آن می نشینند و جریان در مدار صفر می شود. اگر یک پتانسیل مثبت به شبکه اعمال شود، الکترون‌ها از کاتد به آند بدون مانع عبور می‌کنند.
با تنظیم جریان آند، می توانید نقطه عملیاتی ترایود را بر روی مشخصه جریان-ولتاژ تغییر دهید. این به شما امکان می دهد میزان تقویت جریان و ولتاژ (در پایان - توان) این دستگاه الکترووکیوم را تنظیم کنید.
برای مونتاژ یک تقویت کننده تریود ساده، باید یک منبع تغذیه متغیر را به شبکه کنترل متصل کنید، پتانسیل صفر را به کاتد و مثبت را به آند اعمال کنید. مقاومت بالاست معمولاً به آند متصل می شود. بار باید بین بالاست و آند برداشته شود.
برای بهبود کیفیت سیگنال تقویت شده، می توانید یک خازن فیلتر را به صورت سری یا موازی (بسته به مورد خاص) به بار وصل کنید، یک خازن و یک مقاومت متصل به موازات کاتد وصل کنید. یک تقسیم کننده ولتاژ ساده از دو مقاومت را به شبکه کنترل وصل کنید.
از نظر تئوری، یک تقویت کننده قدرت را می توان بر اساس مدارهای UMZCH روی لامپ ها روی یک klystron مونتاژ کرد. klystron یک دستگاه الکترووکیوم است که از نظر طراحی شبیه به یک دیود است، اما دارای دو پایانه اضافی است که برای ورودی و خروجی سیگنال استفاده می شود. تقویت در این دستگاه به دلیل مدولاسیون جریان الکترون های گسیل شده از کاتد به سمت کلکتور (مشابه آند)، ابتدا در سرعت و سپس در چگالی رخ می دهد.
UMZCH در ترانزیستورهای دوقطبی
ترانزیستور دوقطبی - سنتز دو دیود. این یک عنصر p-n-p یا n-p-n با اجزای زیر است:
- نشر دهنده;
- پایه;
- گردآورنده.
سرعت و قابلیت اطمینان ترانزیستورها به طور کلی بالاتر از دستگاه های خلاء است. بر کسی پوشیده نیست که در ابتدا رایانه های الکترونیکی دقیقاً روی لامپ ها کار می کردند، اما به محض ظاهر شدن ترانزیستورها، ترانزیستورها به سرعت جایگزین رقبای قبل از غرق شدند و تا به امروز با موفقیت مورد استفاده قرار می گیرند.
بعد، نمونه ای از استفاده از ترانزیستور n-p-n در مدار تقویت کننده قدرت در نظر گرفته می شود. توجه به این نکته مهم است که الکترون‌ها (n) به ترتیب کمی سریع‌تر از سوراخ‌ها (p) هستند، عملکرد ترانزیستورهای n-p-n و p-n-p به نفع دومی متفاوت نیست.
نکته مهم دیگر این است که ترانزیستورهای دوقطبی چندین مدار سوئیچینگ دارند:
- انتشار دهنده رایج (محبوب ترین).
- با پایه مشترک.
- با یک منیفولد مشترک.
همه مدارها پارامترهای بهره متفاوتی دارند. مدار UMZCH زیر دارای یک اتصال امیتر مشترک است.
برای مونتاژ یک تقویت کننده ساده بر اساس یک ترانزیستور n-p-n، باید یک ولتاژ متناوب به پایه آن، یک پتانسیل مثبت به کلکتور و یک پتانسیل منفی به امیتر وصل کنید. و در جلوی پایه و جلوی کلکتور و جلوی امیتر مقاومت های محدود کننده نصب شود. بار بین بالاست کلکتور و خود کلکتور برداشته می شود.
همانطور که در مورد الکترووکیومتقویت کننده تریود، برای بهبود کیفیت تقویت در این مدار، می توانید:
- نصب یک تقسیم کننده ولتاژ و یک خازن فیلتر در جلوی پایه؛
- نصب خازن و مقاومت متصل به موازات امیتر؛
- خازن فیلتر را روی بار روشن کنید تا نویز و تداخل را از بین ببرید.
اگر دو مرحله تقویت کننده به صورت سری به هم متصل شوند، می توان بهره های آنها را در یکدیگر ضرب کرد. این، البته، به طور قابل توجهی طراحی دستگاه را پیچیده می کند، اما امکان دستیابی به تقویت بیشتر را فراهم می کند. درست است، اتصال این آبشارها به طور نامحدود کار نخواهد کرد: هر چه تقویت کننده های منفرد به صورت سری بیشتر وصل شوند، احتمال اینکه آنها به حالت اشباع بروند بیشتر می شود.
اگر ترانزیستور در حالت اشباع کار می کند، دیگر نمی توان از خواص تقویت کننده صحبت کرد. شما می توانید این را با مشاهده مشخصه ولتاژ جریان تأیید کنید: نقطه کار ترانزیستور اگر در حالت اشباع کار کند در بخش افقی قرار دارد.
UMZCH FET
بعد، مدار UMZCH روی ترانزیستورهای نوع MOS (فلز-اکسید-نیمه هادی - ساختار استاندارد ترانزیستور اثر میدان) نشان داده خواهد شد.
ساختار ترانزیستورهای اثر میدان شباهت کمی با ترانزیستورهای دوقطبی دارد. علاوه بر این، اصل عملکرد آنها هیچ شباهتی به اصل عملکرد آنالوگ های دوقطبی ندارد.
ترانزیستورهای اثر میدانی توسط یک میدان الکتریکی (دو قطبی - با جریان) کنترل می شوند. آنها جریانی نمی کشند و در برابر تشعشعات گاما مقاوم هستندتشعشعات رادیواکتیو واقعیت دوم بعید است برای نوازندگانی که می خواهند تقویت کننده قدرت صوتی بسازند مفید واقع شود، اما در صنعت این ویژگی ترانزیستورهای اثر میدانی بسیار ارزشمند است.
عیب اصلی آنها این است که به خوبی با الکتریسیته ساکن تعامل ندارند. باری از این نوع منشاء می تواند ترانزیستورهای این نوع را غیرفعال کند. هر لمس بی دقتی انگشت به تماس عنصر می تواند به ترانزیستور آسیب برساند.
این ویژگی ها باید هنگام مونتاژ تقویت کننده های قدرت روی این قطعات الکترونیکی در نظر گرفته شوند.
چگونه یک مدار UMZCH را روی یک ترانزیستور اثر میدانی با دستان خود مونتاژ کنید؟ کافی است دستورالعمل های بیشتر را دنبال کنید.
یک مدار ساده UMZCH روی یک ترانزیستور اثر میدانی را می توان با استفاده از یک ترانزیستور اثر میدانی پیوند p-n با یک کانال نوع n مونتاژ کرد. طراحی شبیه به چیزی است که هنگام مونتاژ یک تقویت کننده روی یک ترانزیستور دوقطبی توضیح داده شد، فقط دروازه جای پایه، کلکتور - تخلیه، امیتر - منبع را گرفت.
UMZCH در تقویت کننده عملیاتی
یک تقویت کننده عملیاتی (از این پس OU) یک قطعه الکترونیکی است که دارای دو ورودی است - معکوس کننده (سیگنال را در فاز 180 درجه تغییر می دهد) و غیر معکوس (فاز سیگنال را تغییر نمی دهد) - و همچنین یک خروجی و یک جفت کنتاکت برای منبع تغذیه. دارای ولتاژ آفست صفر و جریان ورودی است. این واحد بهره بسیار بالایی دارد.
OU می تواند در دو حالت کار کند:
- در حالت آمپر؛
- در حالتژنراتور.
برای اینکه آپ امپ در حالت تقویت کننده کار کند، لازم است مدار بازخورد منفی را به آن وصل کنید. این یک مقاومت است که با یک خروجی به خروجی op-amp و دیگری به ورودی معکوس متصل است.
اگر همان مدار را به یک ورودی غیر معکوس وصل کنید، یک مدار بازخورد مثبت دریافت می کنید و آپمپ به عنوان یک تولید کننده سیگنال شروع به کار می کند.
چندین نوع تقویت کننده وجود دارد که روی op-amp مونتاژ شده اند:
- Inverting - سیگنال را تقویت می کند و فاز آن را 180 درجه تغییر می دهد. برای بدست آوردن تقویت کننده معکوس کننده روی op-amp، باید ورودی غیر معکوس op-amp را زمین کنید و سیگنالی را به تقویت کننده معکوس اعمال کنید که باید تقویت شود. در این مورد، ما نباید مدار بازخورد منفی را فراموش کنیم.
- غیر معکوس - سیگنال را بدون تغییر فاز آن تقویت می کند. برای مونتاژ یک تقویت کننده غیر معکوس، باید یک مدار بازخورد منفی را به op-amp متصل کنید، ورودی معکوس را زمین کنید و یک سیگنال را به پایه غیر معکوس op-amp اعمال کنید.
- Differential - سیگنال های دیفرانسیل را تقویت می کند (سیگنال هایی که در فاز متفاوت هستند اما از نظر دامنه و فرکانس یکسان هستند). برای بدست آوردن تقویت کننده دیفرانسیل، باید مقاومت های محدود کننده را به ورودی های op-amp متصل کنید، مدار بازخورد منفی را فراموش نکنید و دو سیگنال را به مخاطبین ورودی اعمال کنید: یک سیگنال قطبیت مثبت باید به یک غیر معکوس اعمال شود. ورودی، یک سیگنال منفی به یک سیگنال معکوس.
- اندازه گیری - نسخه اصلاح شده تقویت کننده دیفرانسیل. آمپلی فایر ابزار دقیق تنها عملکرد مشابه تقویت کننده دیفرانسیل را انجام می دهدقابلیت تنظیم گین را با استفاده از پتانسیومتر متصل کننده ورودی های دو آپ امپر دارد. طراحی چنین تقویت‌کننده‌ای بسیار پیچیده‌تر است و شامل نه یک، بلکه سه آپامپ است.
کار با تقویت کننده های عملیاتی چقدر دشوار است؟ برای مدارهای op-amp، گاهی اوقات یافتن اجزای مناسب مانند مقاومت ها و خازن ها دشوار است، زیرا تطبیق دقیق عناصر نه تنها در مقادیر اسمی، بلکه در مواد نیز مورد نیاز است.
UMZCH در مدارهای مجتمع
مدارهای مجتمع تجهیزاتی هستند که به طور ویژه برای انجام یک کار خاص طراحی شده اند. در مورد UMZCH، یک ریزمدار کوچک جایگزین آبشار بزرگی از ترانزیستورها، تقویت‌کننده‌های عملیاتی یا دستگاه‌های خلاء می‌شود.
در حال حاضر تراشه های TDA با شماره سریال های مختلف مانند TDA7057Q یا TDA2030 بسیار محبوب هستند. تعداد زیادی مدار UMZCH روی ریزمدارها وجود دارد.
در ترکیب خود دارای تعداد زیادی مقاومت، خازن و تقویت کننده عملیاتی هستند که در یک جعبه بسیار کوچک مجهز شده اند که اندازه آنها از 1 یا 2 سکه روبل تجاوز نمی کند.
طراحی UMZCH
قبل از خرید قطعات لازم و اچ کردن هادی ها بر روی تخته تکستولیت، باید مقادیر مقاومت ها و خازن ها را مشخص کرد و همچنین مدل های مورد نظر ترانزیستور، تقویت کننده های عملیاتی یا مدارهای مجتمع را انتخاب کرد..
این را می توان در رایانه با استفاده از نرم افزار اختصاصی مانند NI Multisim انجام داد. ATاین برنامه یک پایگاه داده بزرگ از قطعات الکترونیکی را جمع آوری کرده است. با کمک آن، می توانید عملکرد هر دستگاه الکترونیکی را شبیه سازی کنید، حتی با در نظر گرفتن خطاها، مدارها را برای عملکرد بررسی کنید.
با کمک چنین نرم افزاری، آزمایش مدارهای قدرتمند UMZCH بسیار راحت است.
مدار تقویت کننده استریو ترانزیستور 200W
طرح در نظر گرفته شده در این بخش بسیار پیچیده تر از آنچه در بالا توضیح داده شد است. اما ویژگی‌های تقویت‌کننده آن بهتر از طراحی‌های مبتنی بر ترانزیستورهای دوقطبی، اثر میدانی، و همچنین تقویت‌کننده‌های عملیاتی و مدارهای مجتمع است که قبلاً در مقاله ذکر شده است.
این محصول شامل موارد زیر است:
- مقاومت.
- خازن (هر دو قطبی و غیر قطبی).
- دیودها.
- دیود زنر.
- فیوز.
- ترانزیستورهای دوقطبی نوع N-p-n.
- ترانزیستورهای دوقطبی P-n-p.
- IGFET های کانال P.
- FET دروازه عایق با کانال n.
پارامترهای این تقویت کننده قدرت:
- Pخروجی رتبه=200W (در هر کانال).
- Uتوان مرحله خروجی=۵۰ ولت (تغییر جزئی مجاز است).
- I استراحت مرحله خروجی=200 میلی آمپر.
- Iبقیه یک ترانزیستور خروجی=۵۰ میلی آمپر.
- Uحساسیت=0.75 V.
کلیه قطعات اصلی این دستگاه (ترانسفورماتور، سیستمخنک کننده به شکل رادیاتور و خود تخته) روی یک شاسی آنودایز ساخته شده از ورق دورالومین قرار دارد که ضخامت آن 5 میلی متر است. پنل جلویی دستگاه و دستگیره های کنترل صدا از یک ماده ساخته شده اند.
ترانسفورماتور با دو سیم پیچ 35 ولت را می توان به صورت آماده خریداری کرد. مطلوب است که هسته ای به شکل حلقوی انتخاب شود (عملکرد آن در این مدار تأیید شده است) و قدرت باید 300 وات باشد.
منبع تغذیه مدار نیز باید به طور مستقل مطابق مدار برق UMZCH مونتاژ شود. برای ساخت آن به یک فیوز، یک ترانسفورماتور، یک پل دیودی و همچنین چهار خازن قطبی نیاز دارید.
مدار منبع تغذیه UMZCH در همان بخش آورده شده است.
سه حقیقت ساده که باید هنگام مونتاژ هر مدار الکتریکی به خاطر بسپارید:
- حتما قطبیت خازن های قطبی را رعایت کنید. اگر مثبت و منفی را در یک مدار تقویت کننده کوچک اشتباه بگیرید، هیچ چیز وحشتناکی اتفاق نمی افتد، مدار UMZCH به سادگی کار نخواهد کرد، اما دقیقاً به دلیل چنین خطای ناچیز و در نگاه اول بود که موشک هایی با تجهیزات و خدمه در هواپیما سقوط کردند.
- حتما قطبیت دیودها را رعایت کنید: تعویض کاتد با آند نیز ممنوع است. برای دیود زنر، این قانون نیز مرتبط است.
- نکته اصلی این است که شما باید قطعات را فقط در جایی که یک نقطه تماس در نمودار وجود دارد لحیم کنید. اکثر مدارهای الکتریکی معیوب دقیقاً کار نمی کنند زیرا نصاب قطعات را لحیم نکرده یا آنها را در جایی که لازم نبود لحیم کاری نکرده است.
آیا این طرح در یکی از بهترین طرح‌های UMZCH گنجانده شده است؟ شاید. این همه بستگی داردخواسته های مصرف کننده.
طرح سوخوف
اگر مدار تقویت کننده قدرت قبلی را می توان به طور مستقل مونتاژ کرد، زیرا شامل عناصر نسبتا کمی است، بهتر است مدار تقویت کننده سوخوف را به صورت دستی مونتاژ نکنید. چرا؟ با توجه به تعداد زیاد عناصر و اتصالات، احتمال اشتباه زیاد وجود دارد که به همین دلیل تمام مقدار قابل توجهی کار باید دوباره انجام شود.
در واقع، این نادرست است که طرح ارائه شده در این بخش را طرح سوخوف بنامیم. این یک UMZCH با وفاداری بالا از مدل VVS-2011 است (نمودار شماتیک UMZCH از این نوع در این بخش آورده شده است). در ترکیب خود، حاوی ترانزیستورهای اثر میدانی نیست، اما شامل موارد زیر است:
- دیودهای زنر.
- مقاومت های غیرخطی.
- مقاومت های معمولی.
- خازن های قطبی و غیر قطبی.
- دیودها.
- ترانزیستورهای دوقطبی از هر دو نوع.
- OpAmps.
- دریچه گاز.
امکانات این گنجاندن:
- P=150W در Rload=8 اهم.
- خطی: 0.0002 تا 0.0003٪ در 20 کیلوهرتز، P=100W و Rload=4 اهم.
- پشتیبانی از U ثابت=0 V.
- جبران مقاومت سیم AC موجود.
- وجود حفاظت فعلی.
- وجود حفاظت مدار UMZCH از Uخروج=ثابت.
- در دسترس بودن شروع نرم.
این مدار در مقیاس صنعتی مونتاژ شده و روی یک برد کوچک قرار می گیرد. طرح هادی ها و مکان عناصر را می توان در اینترنت یافت،جایی که این مواد آزادانه در دسترس هستند.
طرح‌های سری سوخوف یکی از بهترین طرح‌های UMZCH است.
نتیجه
تقویت کننده قدرت صدا وسیله ای بسیار محبوب هم در بین نوازندگان حرفه ای و هم در بین دوستداران موسیقی معمولی است. UMZCH هم بر اساس دستگاه‌های خلاء و ترانزیستورها و هم بر اساس تقویت‌کننده‌های عملیاتی، مدارهای مجتمع انجام می‌شود.
چنین دستگاه هایی را می توان از فروشگاه های تخصصی خریداری کرد یا می توانید خودتان آن را بسازید. از نظر قیمت، تقویت‌کننده‌های لوله گران‌ترین و مدارهای مجتمع ارزان‌ترین هستند.
مدارهای لوله UMZCH نسبت به مدارهای UMZCH مجتمع یا ترانزیستوری دارای کیفیت بهره بالاتری هستند. به همین دلیل است که مردم آماده خرید چنین دستگاه هایی با قیمت 50000 روپیه و 100000 روپیه و 450000 روپیه هستند.
هنگامی که خودتان آمپلی فایرها را مونتاژ می کنید، قوانین زیر را به خاطر بسپارید:
- اشتباه گرفتن قطبیت دیودها، دیودهای زنر و سایر دستگاه های آند کاتدی و همچنین خازن های قطبی به شدت ممنوع است. این مملو از این واقعیت است که مدار UMZCH مونتاژ شده در نتیجه کار نخواهد کرد.
- هنگام مونتاژ مدار، باید قطعاتی را که نقطه تماس روی نقشه وجود دارد، لحیم کنید. به نظر قانون بدیهی است. این درست است، اما بسیاری از نصب کنندگان آن را فراموش می کنند.
اگر از تمام توصیه های ذکر شده در بالا استفاده می کنید، می توانید خودتان یک تقویت کننده قدرت صدای خوب را مطابق مدار UMZCH روی ترانزیستورها یا عناصر دیگر مونتاژ کنید.
