Когда я нашел на Ebay крошечный усилитель «PAM8610 stereo mini class D digital power amplifier board 2 x15W», размером 2.5 * 3 см и стоимостью около 350 рублей, я понял, что просто не могу пройти мимо.

Оказалось, что 2*15W — это единственный вариант для колонок на 4 Ом. У меня таких не было, поэтому я подключил 2 * 10W с показателем в 6 Ом.

Усилители класса D имеют множество негативных отзывов от «серьёзных» ценителей музыки, но для моих ушей всё звучало просто отлично (и громко!), особенно с неплохими колонками и мп3-плеером со встроенным графическим эквалайзером и с разными дополнительными настройками.

Использование мп3-плеера также означает, что отпадает нужда в управлении низами, верхами и средними частотами через самодельный усилитель звука, на нём нужна лишь крутилка уровня громкости.

Ввиду того, что проводка между компонентами очень проста, этот проект с лёгкостью смогут собрать своими руками даже начинающие любители.

Шаг 1: Соберём необходимые компоненты

Для создания усилителя нам понадобится:

• 1 шт * Пластиковая коробка. Моя была размером примерно 8 * 5 * 2.2 см
• 1 шт * PAM8610 Плата цифрового усилителя мощности 2 x 15w
• 1 шт * 50K + 50K Двойной потенциометр
• 1 шт * Кнопка для двойного потенциометра — подберите цвет по вашему вкусу.
• 1 шт * Переключатель типа «один полюс, два направления» (SPDT, Single Pole — Double Throw)
• 1 шт * Сокет 3.5 мм стереоджека для установки на корпус
• 1 шт * Сокет джека питания для установки на корпус
• 2 шт * 10uF 25V электролитические конденсаторы — чем меньше, тем лучше
• 2 шт * 2-клемовые или 1 шт * 4-клемовая блокирующие винтовые клеммы
• 1 шт * 3мм светодиод (любого цвета на ваш вкус)
• 1 шт * 4.7K 1/8W резистор (ограничение силы тока для светодиодов — более подробная информация в приложении)
• 1 шт * 12V 2A адаптер переменного тока (более подробная информация в приложении)
• 1 шт * диод 1N5401 или 1N5822 (опционально)

Кроме этого, для соединения компонентов вам понадобится разноцветный многожильный (7 жильный) провод.

Я прикрепил PDF с очень подробным объяснением каждого компонента из списка. Я написал этот документ преимущественно для новичков, так что если вам нужен лишь список компонентов, то пропустите бОльшую часть документа и прочитайте лишь об адаптере переменного тока (AC Adaptor) — это очень важно.

Файлы

Шаг 2: Необходимые приспособления

В этом проекте количество механической работы сведено к минимуму, поэтому вам понадобится всего три основных инструмента. Инструменты нужны для просверливания дырок и пайки:

1. Ручная дрель с биткой на 1 мм для просверливания отверстий.
2. Большая дрель для увеличения отверстий.
3. Бур-расширитель.
4. Паяльник 18W — 25W.

Бур-расширитель — это мой любимый инструмент для проделывания отверстий в пластике и металле, я всем рекомендую держать его постоянно в своем ящике с инструментом. После проделывания отверстия на 3 мм по центру площадки, на которой будет находиться нужный компонент, вы берёте бур и потихоньку вдавливаете его, поворачивая по часовой стрелке. После каждых нескольких поворотов вы проверяете, что компонент помещается в отверстие и прочно сидит в нём.

Паяльник. Про этот инструмент нельзя сказать ничего нового, что уже бы не было описано в сотнях других статей. Всё что вам нужно знать: практика — залог совершенства. Вы будете работать с печатной платой, на поверхности которой установлены чипы, поэтому будьте очень аккуратны. Избегайте разбрызгивания припоя — одна капля может загубить весь усилитель.

Шаг 3: Подготавливаем корпус

На этом шаге мы подготовим коробку для установки в неё всех необходимых компонентов.

Наклейте чистую белую ленту на поверхность корпуса, на которую вы собираетесь установить переключатели и элементы управления. В моём случае, я решил сделать переднюю и заднюю панель, как это бывает у настоящих усилителей, и отметил, где будет находится каждый компонент (смотрите фотографию).

Стикер позволяет разметить местоположение всех компонентов управления и в то же время защищает поверхность корпуса от царапин, пока вы сверлите отверстия и т. п.

С помощью мини дрели на 1 мм просверлите пилотные отверстия по отметкам, которые вы сделали ранее. Далее расширьте отверстия дрелью на 3 мм (исключая отверстия для разъемов динамика). Затем расширьте отверстия буром (следуя подсказкам из предыдущей части инструкции). Не расширяйте отверстие для светодиода на 3 мм, если вы не собираетесь использовать диод большего диаметра.

Результаты работы вы можете увидеть на приложенных фотографиях — не требующие дальнейшей обработки аккуратные отверстия.

Вы можете заметить, что все компоненты уже прикручены к корпусу, за исключением клемм динамиков, они продеты в отверстия на 1 мм и приклеены к корпусу суперклеем. Светодиод просто плотно сидит в отверстии, но его можно дополнительно закрепить суперклеем.

Шаг 4: Соединяем компоненты

Проводка очень проста. Для лёгкой отладки, если что-то вдруг не будет работать, я рекомендую использовать провода разных цветов. Например, красный для положительных проводов, черный для отрицательных или заземления, оранжевый для всех правых каналов, а синий для левых. Для соединения динамиков я использовал оранжевый для правого +, белый для правого -, синий для левого +, коричневый для левого -. Вы можете использовать свою комбинацию цветов, но постарайтесь использовать те же самые цвета для левых и правых каналов.

Есть всего пара простых вещей, которые вам нужно знать о полярности, прочитайте приложенный PDF, чтобы ознакомиться с этой информацией.

Также примите во внимание, что я устанавливаю всё в корпус, используя его как верхнюю часть моего усилителя, а крышка корпуса будет дном. Это означает, что я работаю с отзеркаленной схемой сборки. В реальной жизни, все компоненты, установленные слева, будут находиться справа и наоборот. Будьте аккуратны, соединяя провода динамиков, если ваша раскладка такая же, как у меня, то соединения левого динамика будут находиться справа, а соединения правого динамика — слева. Таким образом, когда вы перевернёте корпус усилителя, всё встанет на свои места.

Посмотрев приложенную фотографию, вы можете убедиться в том, насколько легко всё соединяется.

Файлы

Шаг 5: Устранение неисправностей и меры предосторожности после сборки

После того, как вы всё спаяли и перед тем, как вы подключите динамики и включите усилитель, необходимо провести предварительные тесты.

Перепроверьте правильность соединения компонентов, а лучше доверьте это вашему другу, и удостоверьтесь, что всё соединено правильно. Свежий взгляд на проект поможет увидеть то, чего вы не заметите после часов, проведенных дома за работой.

При помощи мультиметра, на малых диапазонах сопротивления, проверьте схему на замыкание в точках 1, 3, 4, 5 и 6:

• Если у вас замыкание в точке 1, то ваш адаптер питания взорвется, как только вы включите его в розетку.
• Если у вас замыкание между пинами динамика или между любыми пинами на точках 3 или 4 и землёй, то взорвётся ваш модуль усилителя. Правый и левый минусы не являются общими точками, поэтому ни при каких обстоятельствах не замыкайте их вместе и не соединяйте их с землей.
• Если замыкание между левым или правым каналом и землёй в точке 5, то один из каналов при включении может не работать.
• Если замыкание в точке 6, то ваш адаптер питания взорвётся, как только вы включите переключатель на корпусе.

Касаемо выключателя питания (точка 2), если вы ожидаете, что он будет включен в положении «Внизу» и выключен в положении «Вверху», установите переключатель в положение «Вниз» и с помощью вашего мультиметра в диапазоне Ом, измерьте сопротивление между двумя точками пайки. Если вы получаете что-либо помимо нуля Ом, то переключатель перевёрнут. Ослабьте крепежный винт и переверните переключатель на 180 градусов, пока он не будет находиться в положении «Вверх». Переключите его в нижнее положение и снова проверьте сопротивление. Если оно все еще не равно нулю, то ваш переключатель, скорее всего, неисправен.

Дополнительная защита. Как уже было замечено ранее, вы можете повредить AC адаптер при использовании полярности, обратной той, под которую создана электропроводка вашего усилителя. Вы можете обезопасить себя, добавив один диод последовательно к положительному соединению платы. Схема соединения показана на приложенной диаграмме.

В этом случае, если вы подключите адаптер с обратной полярностью и включите устройство, диод не позволит напряжению достичь модуля усилителя. При этом светодиод также не загорится — это будет для вас индикатором того, что полярность адаптера неверна или сам адаптер дефектен.

Единственный недостаток такой защиты состоит в том, что после перехода тока через диод будет наблюдаться небольшой спад напряжения, что очень важно, если ваш адаптер выдаёт ровно 12V.

Рекомендую брать оба диода на 3A. Разница заключается в прямом падении напряжения. Если вы используете стандартный выпрямитель 1N5401, падение напряжения составляет около 0,7V, поэтому доступное напряжение составит 11,3V или менее. При использовании выпрямителя Schottky Barrier Rectifier 1N5822 падение составляет всего 0,4V при 2A, поэтому у вас будет не менее 11,7V (что ближе к 12V). Выберите один из этих диодов в зависимости от ваших потребностей. Например, если напряжение выходного тока вашего AC адаптера составляет 13V (что вполне возможно), то падение 0,7V не должно иметь значения, поэтому вы можете использовать 1N5401.

МАКСИМАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ДЕВАЙСА: Максимальное напряжение, которое может осилить модуль усилителя, составляет 16V. Чтобы избежать его повреждения, перед подключением проверьте с помощью мультиметра фактическое выходное напряжение вашего AC адаптера и убедитесь, что оно значительно ниже 16V.

Шаг 6: Включение устройства

Как только вы проверили, что всё спаяно хорошо и что в схеме нет замыканий(а также припаяв рекомендуемые диоды), вы можете подключать AC адаптер, динамики (проденьте весь оголённый участок провода до конца, чтобы изоляция достигла зажима) и мп3 плеер, немного поднимите уровень громкости и включить музыку. Наслаждайтесь звуком.

Если вы не использовали диод для защиты, то есть еще одна мера предосторожности, которую вы можете предпринять до включения питания. Провод +12V, который идёт на модуль усилителя, держите отключенным, подключите AC адаптер, включите питание и используйте мультиметр в диапазоне постоянного тока, красный его конец подключите к отключенному красному проводу, а черный — к любому черному соединению (земле), проверьте, что показание напряжения — плюсовое в диапазоне около 12V.

Как только вы убедитесь, что вольтаж и полярность правильные, выключайте девайс, отключайте адаптер, припаивайте красный провод +12V к модулю усилителя и включайте все, следуя вышеописанной инструкции. Вы уже на пути к хорошему звучанию!

Шаг 7: Выводы

В начале работы над инструкцией я хотел сделать все просто и быстро, чтобы каждый новичок понял, как это просто — создать недорогой и небольшой стереоусилитель. По мере написания статьи появлялось всё больше нюансов, которые я хотел бы описать подробнее. Вместо того чтобы вставлять всё это в основной текст, я сделал пару PDF-файлов и приложил их к нужным шагам. Надеюсь, я не пересёк черту между информативностью и скукой.

Если вы новичок в электронике и вы собираетесь создать свой усилитель, то у вас должны быть как минимум основные приспособления, такие как паяльник, припой, мультиметр, отвертка, плоскогубцы и кусачки. Также перед началом прочтите все приложенные файлы PDF.

Много информации основано на моём многолетнем опыте в бизнесе по ремонту бытовой техники, а также в обучении техников для этих задач. Мне было очень трудно не упомянуть обо всех описанных нюансах, а в особенности из-за того, что большинство авторов не вникают в эти проблемы. Для меня это разница между успехом или неудачей проекта.

Надеюсь, вам всё понравится!

Если музыка для вас - это не просто совокупность звуков и нот, то такое устройство, как усилитель для колонки или сабвуфера, вам просто необходимо. Настоящие ценители музыки благодаря этому устройству выставляют динамик таким образом, что любая мелодия звучит сказочно и завораживает с каждой секундой все больше и больше. Причем не обязательно бежать в магазин и тратить деньги на его покупку. Достаточно просто сделать «усилок» своими руками. Как именно, давайте разберемся.

Как сделать усилитель звука своими руками? Делаем корпус

Вначале необходимо подготовить корпус, в котором все электронное устройство будет защищено от различных механических повреждений, влаги и прочих негативных воздействий окружающей среды. Поскольку мы упомянули в вышеперечисленном списке защиту от повреждений, данная деталь у нас будет изготавливаться из металла, а чтобы не утяжелять устройство, можно применить несколько После этого нарежьте заготовки и сделайте вертикальные стойки. Что касается размеров, толщина нашего усилителя будет составлять порядка 5-6 сантиметров, при этом габариты стеклянной крышки - 4х1 миллиметр. Высота всей стойки - порядка 5-5.2 сантиметров. Конструируя корпус элемента, не забывайте и про горизонтальные элементы каркаса. В качестве соединительных элементов при сборке конструкции следует применить 3-4 винта, желательно серии М3. При этом необходимо сделать два угольника на одной из стоек, дно и заднюю стенку. Для этого вам понадобится лобзик по металлу и 1.5-милиметровый алюминиевый лист. Все это потом тоже крепится к конструкции при помощи винтов.

Также в вопросе «как сделать усилитель для колонок» необходимо уделить внимание передней панели. Чтобы ее сделать, возьмите полоску из алюминия толщиной в 5 миллиметров и сделайте планку, которая будет скрывать весь механизм. Чтобы придать устройству «человеческий» вид, покрасьте его какой-нибудь краской в аэрозольном балончике.

Плата

Если вы хотите узнать, как сделать правильно, запомните, что главное в нем - вовсе не корпус (хотя он тоже играет немаловажную роль в конструкции), а плата. И если в первом случае можно допустить несколько погрешностей, то каждая ошибка при конструировании второго механизма может существенно повлиять на работоспособность и качество звучания динамика в целом. Как сделать усилитель звука своими руками? Плата коммутации изготавливается следующим образом:

Последние этапы

После этого необходимо позаботиться о плате для конденсаторов и изоляции. На завершительном этапе вопрос, как сделать усилитель звука своими руками, сопровождается выведением ручки управления устройства на переднюю панель. После того как она там будет закреплена, можете наслаждаться мелодичным звуком!

У него будут различные габариты и сложность построения схемы. В статье будет затронуто сразу три типа усилителей - на транзисторах, микросхемах и лампах. И начать стоит именно с последних.

Ламповый УНЧ

Такие можно часто встретить в старой аппаратуре - телевизорах, радиоприемниках. Несмотря на устаревание, такая техника все еще пользуется популярностью у меломанов. Бытует мнение, будто ламповый звук намного чище и красивее, нежели «оцифрованный». Вполне возможно, во всяком случае такого эффекта, как от ламп, не добиться применением транзисторных схем. Стоит заметить, что схема усилителя звука (простейшая, с использованием ламп) может быть реализована на одном лишь триоде.

В данном случае необходимо сигнал подавать на сетку радиолампы. К катоду подводится напряжение смещения - корректируется путем подбора сопротивления в цепи. На анод через конденсатор и первичную обмотку трансформатора подается напряжение питания (свыше 150 Вольт). Соответственно, вторичная обмотка подключается к динамику. Но это простая схема, а на практике часто применяют двух- или трехкаскадные конструкции, в которых имеется предварительный и оконечный усилитель (на мощных лампах).

Недостатки и преимущества ламповых конструкций

Какой же недостаток может быть у ламповой техники? Выше было упомянуто о том, что анодное напряжение должно быть свыше 150 Вольт. Вдобавок к этому обязательно наличие переменного напряжения 6,3 В для питания нитей накалов ламп. Иногда требуется 12,6 В, так как существуют лампы с таким напряжением накала. Отсюда вывод - огромная необходимость использовать массивные трансформаторы.

Но есть плюсы, которые отличают ламповую технику от транзисторной: простота монтажа, долговечность, практически невозможно вывести из строя всю схему. Разве что разбить нужно баллон лампы, чтобы сломать ее. Чего не скажешь о транзисторах - чрезмерно нагретое жало паяльника или статика запросто могут разрушить структуру перехода. Такая же проблема и с микросхемами.

Транзисторные схемы

Выше приведена схема усилителя звука на транзисторах. Как можно заметить, она достаточно сложная - используется большое количество компонентов, которые позволяют всей системе работать. Но если разбить их на мелкие составляющие, то окажется, что не все так и сложно. И вся схема работает практически так же, как и вышеописанная на вакуумном триоде. По сути, полупроводниковый транзистор - это не что иное, как триод.

Простейшая конструкция - это схема на одном полупроводнике, на базу которого подается сразу три напряжения: от плюса питания через сопротивление положительное и от общего провода отрицательное, а также от источника сигнала. Снимается усиленный сигнал с коллектора. Выше приведена в пример схема усилителя звука (простейшая на транзисторах). Она в чистом виде не используется.

Микросхемы

Намного современнее и качественнее будет усилитель на микросхемах. Благо на сегодняшний день их великое множество. Простейшая схема усилителя звука на микросхеме содержит крайне малое количество элементов. И сделать самостоятельно хороший УНЧ сможет любой человек, который умеет более-менее сносно обращаться с паяльником. Как правило, микросхемы содержат пару-тройку конденсаторов и сопротивлений.

Все остальные элементы, необходимые для работы, имеются в самом кристалле. Но самое главное - это питание. Для некоторых конструкций нужно использовать двухполярные блоки питания. Зачастую проблема возникает именно в них. Микросхемы, которым нужно такое питание, например, довольно сложно использовать для изготовления автомобильного усилителя.

Полезные «примочки»

Раз уж начался разговор об усилителях на микросхемах, то нелишним будет упомянуть о том, что они могут использоваться с темброблоками. Специально для таких устройств выпускаются микросхемы. Они содержат в себе все необходимые компоненты, останется только правильно произвести монтаж всего устройства.

И у вас появится возможность производить регулировки тембра звучания музыки. Вкупе со светодиодным эквалайзером это будет не только удобным, но и красивым средством визуализации звука. И самое интересное для любителей автозвука - это, конечно же, возможность подключения сабвуфера. Но этому стоит посвятить отдельный раздел, ведь тема интересная и познавательная.

Сабвуфер - это просто

Преимущества современных усилителей на микросхемах

Рассмотрев все возможные типы усилителей, можно сделать вывод: наиболее качественные и простые изготавливаются только на современной элементной базе. Очень много микросхем выпускается именно для усилителей низких частот. В качестве примера можно привести УНЧ типа TDA с различными цифровыми обозначениями.

Они используются практически везде, так как имеются как маломощные, так и мощные микросхемы. Например, для портативных колонок компьютера лучше всего использовать микросхемы, у которых мощность не выше 2-3 Вт. А вот для автомобильной техники или акустики домашнего кинотеатра желательно применять микросхемы мощностью свыше 30 Вт. Но обратите внимание на то, что нуждаются в защите звука. Схемы должны содержать плавкий предохранитель, который защитит от короткого замыкания в цепи.

Плюс еще и в том, что не требуется массивный блок питания, поэтому можно без проблем использовать готовый, например, от ноутбука, ПК, старых МФУ (у новых, как правило, блок питания находится внутри). Легкость монтажа - это то, что важно для начинающих радиолюбителей. Единственное, что требуется для таких устройств, - это качественное охлаждение. Если речь идет о мощной технике, то придется устанавливать принудительное - один или несколько кулеров на радиаторе.

Простейший усилитель на транзисторах может быть хорошим пособием для изучения свойств приборов. Схемы и конструкции достаточно простые, можно самостоятельно изготовить устройство и проверить его работу, произвести замеры всех параметров. Благодаря современным полевым транзисторам можно изготовить буквально из трех элементов миниатюрный микрофонный усилитель. И подключить его к персональному компьютеру для улучшения параметров звукозаписи. Да и собеседники при разговорах будут намного лучше и четче слышать вашу речь.

Частотные характеристики

Усилители низкой (звуковой) частоты имеются практически во всех бытовых приборах - музыкальных центрах, телевизорах, радиоприемниках, магнитолах и даже в персональных компьютерах. Но существуют еще усилители ВЧ на транзисторах, лампах и микросхемах. Отличие их в том, что УНЧ позволяет усилить сигнал только звуковой частоты, которая воспринимается человеческим ухом. Усилители звука на транзисторах позволяют воспроизводить сигналы с частотами в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц.

Следовательно, даже простейшее устройство способно усилить сигнал в этом диапазоне. Причем делает оно это максимально равномерно. Коэффициент усиления зависит прямо от частоты входного сигнала. График зависимости этих величин - практически прямая линия. Если же на вход усилителя подать сигнал с частотой вне диапазона, качество работы и эффективность устройства быстро уменьшатся. Каскады УНЧ собираются, как правило, на транзисторах, работающих в низко- и среднечастотном диапазонах.

Классы работы звуковых усилителей

Все усилительные устройства разделяются на несколько классов, в зависимости от того, какая степень протекания в течение периода работы тока через каскад:

1. Класс «А» - ток протекает безостановочно в течение всего периода работы усилительного каскада.
2. В классе работы «В» протекает ток в течение половины периода.
3. Класс «АВ» говорит о том, что ток протекает через усилительный каскад в течение времени, равного 50-100 % от периода.
4. В режиме «С» электрический ток протекает менее чем половину периода времени работы.
5. Режим «D» УНЧ применяется в радиолюбительской практике совсем недавно - чуть больше 50 лет. В большинстве случаев эти устройства реализуются на основе цифровых элементов и имеют очень высокий КПД - свыше 90 %.

Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей

Рабочая область транзисторного усилителя класса «А» характеризуется достаточно небольшими нелинейными искажениями. Если входящий сигнал выбрасывает импульсы с более высоким напряжением, это приводит к тому, что транзисторы насыщаются. В выходном сигнале возле каждой гармоники начинают появляться более высокие (до 10 или 11). Из-за этого появляется металлический звук, характерный только для транзисторных усилителей.

При нестабильном питании выходной сигнал будет по амплитуде моделироваться возле частоты сети. Звук станет в левой части частотной характеристики более жестким. Но чем лучше стабилизация питания усилителя, тем сложнее становится конструкция всего устройства. УНЧ, работающие в классе «А», имеют относительно небольшой КПД - менее 20 %. Причина заключается в том, что транзистор постоянно открыт и ток через него протекает постоянно.

Для повышения (правда, незначительного) КПД можно воспользоваться двухтактными схемами. Один недостаток - полуволны у выходного сигнала становятся несимметричными. Если же перевести из класса «А» в «АВ», увеличатся нелинейные искажения в 3-4 раза. Но коэффициент полезного действия всей схемы устройства все же увеличится. УНЧ классов «АВ» и «В» характеризует нарастание искажений при уменьшении уровня сигнала на входе. Но даже если прибавить громкость, это не поможет полностью избавиться от недостатков.

Работа в промежуточных классах

У каждого класса имеется несколько разновидностей. Например, существует класс работы усилителей «А+». В нем транзисторы на входе (низковольтные) работают в режиме «А». Но высоковольтные, устанавливаемые в выходных каскадах, работают либо в «В», либо в «АВ». Такие усилители намного экономичнее, нежели работающие в классе «А». Заметно меньшее число нелинейных искажений - не выше 0,003 %. Можно добиться и более высоких результатов, используя биполярные транзисторы. Принцип работы усилителей на этих элементах будет рассмотрен ниже.

Но все равно имеется большое количество высших гармоник в выходном сигнале, отчего звук становится характерным металлическим. Существуют еще схемы усилителей, работающие в классе «АА». В них нелинейные искажения еще меньше - до 0,0005 %. Но главный недостаток транзисторных усилителей все равно имеется - характерный металлический звук.

«Альтернативные» конструкции

Нельзя сказать, что они альтернативные, просто некоторые специалисты, занимающиеся проектировкой и сборкой усилителей для качественного воспроизведения звука, все чаще отдают предпочтение ламповым конструкциям. У ламповых усилителей такие преимущества:

1. Очень низкое значение уровня нелинейных искажений в выходном сигнале.
2. Высших гармоник меньше, чем в транзисторных конструкциях.

Но есть один огромный минус, который перевешивает все достоинства, - обязательно нужно ставить устройство для согласования. Дело в том, что у лампового каскада очень большое сопротивление - несколько тысяч Ом. Но сопротивление обмотки динамиков - 8 или 4 Ома. Чтобы их согласовать, нужно устанавливать трансформатор.

Конечно, это не очень большой недостаток - существуют и транзисторные устройства, в которых используются трансформаторы для согласования выходного каскада и акустической системы. Некоторые специалисты утверждают, что наиболее эффективной схемой оказывается гибридная - в которой применяются однотактные усилители, не охваченные отрицательной обратной связью. Причем все эти каскады функционируют в режиме УНЧ класса «А». Другими словами, применяется в качестве повторителя усилитель мощности на транзисторе.

Причем КПД у таких устройств достаточно высокий - порядка 50 %. Но не стоит ориентироваться только на показатели КПД и мощности - они не говорят о высоком качестве воспроизведения звука усилителем. Намного большее значение имеют линейность характеристик и их качество. Поэтому нужно обращать внимание в первую очередь на них, а не на мощность.

Схема однотактного УНЧ на транзисторе

Самый простой усилитель, построенный по схеме с общим эмиттером, работает в классе «А». В схеме используется полупроводниковый элемент со структурой n-p-n. В коллекторной цепи установлено сопротивление R3, ограничивающее протекающий ток. Коллекторная цепь соединяется с положительным проводом питания, а эмиттерная - с отрицательным. В случае использования полупроводниковых транзисторов со структурой p-n-p схема будет точно такой же, вот только потребуется поменять полярность.

С помощью разделительного конденсатора С1 удается отделить переменный входной сигнал от источника постоянного тока. При этом конденсатор не является преградой для протекания переменного тока по пути база-эмиттер. Внутреннее сопротивление перехода эмиттер-база вместе с резисторами R1 и R2 представляют собой простейший делитель напряжения питания. Обычно резистор R2 имеет сопротивление 1-1,5 кОм - наиболее типичные значения для таких схем. При этом напряжение питания делится ровно пополам. И если запитать схему напряжением 20 Вольт, то можно увидеть, что значение коэффициента усиления по току h21 составит 150. Нужно отметить, что усилители КВ на транзисторах выполняются по аналогичным схемам, только работают немного иначе.

При этом напряжение эмиттера равно 9 В и падение на участке цепи «Э-Б» 0,7 В (что характерно для транзисторов на кристаллах кремния). Если рассмотреть усилитель на германиевых транзисторах, то в этом случае падение напряжения на участке «Э-Б» будет равно 0,3 В. Ток в цепи коллектора будет равен тому, который протекает в эмиттере. Вычислить можно, разделив напряжение эмиттера на сопротивление R2 - 9В/1 кОм=9 мА. Для вычисления значения тока базы необходимо 9 мА разделить на коэффициент усиления h21 - 9мА/150=60 мкА. В конструкциях УНЧ обычно используются биполярные транзисторы. Принцип работы у него отличается от полевых.

На резисторе R1 теперь можно вычислить значение падения - это разница между напряжениями базы и питания. При этом напряжение базы можно узнать по формуле - сумма характеристик эмиттера и перехода «Э-Б». При питании от источника 20 Вольт: 20 - 9,7 = 10,3. Отсюда можно вычислить и значение сопротивления R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. В схеме присутствует емкость С2, необходимая для реализации цепи, по которой сможет проходить переменная составляющая эмиттерного тока.

Если не устанавливать конденсатор С2, переменная составляющая будет очень сильно ограничиваться. Из-за этого такой усилитель звука на транзисторах будет обладать очень низким коэффициентом усиления по току h21. Нужно обратить внимание на то, что в вышеизложенных расчетах принимались равными токи базы и коллектора. Причем за ток базы брался тот, который втекает в цепь от эмиттера. Возникает он только при условии подачи на вывод базы транзистора напряжения смещения.

Но нужно учитывать, что по цепи базы абсолютно всегда, независимо от наличия смещения, обязательно протекает ток утечки коллектора. В схемах с общим эмиттером ток утечки усиливается не менее чем в 150 раз. Но обычно это значение учитывается только при расчете усилителей на германиевых транзисторах. В случае использования кремниевых, у которых ток цепи «К-Б» очень мал, этим значением просто пренебрегают.

Усилители на МДП-транзисторах

Усилитель на полевых транзисторах, представленный на схеме, имеет множество аналогов. В том числе и с использованием биполярных транзисторов. Поэтому можно рассмотреть в качестве аналогичного примера конструкцию усилителя звука, собранную по схеме с общим эмиттером. На фото представлена схема, выполненная по схеме с общим истоком. На входных и выходных цепях собраны R-C-связи, чтобы устройство работало в режиме усилителя класса «А».

Переменный ток от источника сигнала отделяется от постоянного напряжения питания конденсатором С1. Обязательно усилитель на полевых транзисторах должен обладать потенциалом затвора, который будет ниже аналогичной характеристики истока. На представленной схеме затвор соединен с общим проводом посредством резистора R1. Его сопротивление очень большое - обычно применяют в конструкциях резисторы 100-1000 кОм. Такое большое сопротивление выбирается для того, чтобы не шунтировался сигнал на входе.

Это сопротивление почти не пропускает электрический ток, вследствие чего у затвора потенциал (в случае отсутствия сигнала на входе) такой же, как у земли. На истоке же потенциал оказывается выше, чем у земли, только благодаря падению напряжения на сопротивлении R2. Отсюда ясно, что у затвора потенциал ниже, чем у истока. А именно это и требуется для нормального функционирования транзистора. Нужно обратить внимание на то, что С2 и R3 в этой схеме усилителя имеют такое же предназначение, как и в рассмотренной выше конструкции. А входной сигнал сдвинут относительно выходного на 180 градусов.

УНЧ с трансформатором на выходе

Можно изготовить такой усилитель своими руками для домашнего использования. Выполняется он по схеме, работающей в классе «А». Конструкция такая же, как и рассмотренные выше, - с общим эмиттером. Одна особенность - необходимо использовать трансформатор для согласования. Это является недостатком подобного усилителя звука на транзисторах.

Коллекторная цепь транзистора нагружается первичной обмоткой, которая развивает выходной сигнал, передаваемый через вторичную на динамики. На резисторах R1 и R3 собран делитель напряжения, который позволяет выбрать рабочую точку транзистора. С помощью этой цепочки обеспечивается подача напряжения смещения в базу. Все остальные компоненты имеют такое же назначение, как и у рассмотренных выше схем.

Двухтактный усилитель звука

Нельзя сказать, что это простой усилитель на транзисторах, так как его работа немного сложнее, чем у рассмотренных ранее. В двухтактных УНЧ входной сигнал расщепляется на две полуволны, различные по фазе. И каждая из этих полуволн усиливается своим каскадом, выполненном на транзисторе. После того, как произошло усиление каждой полуволны, оба сигнала соединяются и поступают на динамики. Такие сложные преобразования способны вызвать искажения сигнала, так как динамические и частотные свойства двух, даже одинаковых по типу, транзисторов будут отличны.

В результате на выходе усилителя существенно снижается качество звучания. При работе двухтактного усилителя в классе «А» не получается качественно воспроизвести сложный сигнал. Причина - повышенный ток протекает по плечам усилителя постоянно, полуволны несимметричные, возникают фазовые искажения. Звук становится менее разборчивым, а при нагреве искажения сигнала еще больше усиливаются, особенно на низких и сверхнизких частотах.

Бестрансформаторные УНЧ

Усилитель НЧ на транзисторе, выполненный с использованием трансформатора, невзирая на то, что конструкция может иметь малые габариты, все равно несовершенен. Трансформаторы все равно тяжелые и громоздкие, поэтому лучше от них избавиться. Намного эффективнее оказывается схема, выполненная на комплементарных полупроводниковых элементах с различными типами проводимости. Большая часть современных УНЧ выполняется именно по таким схемам и работают в классе «В».

Два мощных транзистора, используемых в конструкции, работают по схеме эмиттерного повторителя (общий коллектор). При этом напряжение входа передается на выход без потерь и усиления. Если на входе нет сигнала, то транзисторы на грани включения, но все равно еще отключены. При подаче гармонического сигнала на вход происходит открывание положительной полуволной первого транзистора, а второй в это время находится в режиме отсечки.

Следовательно, через нагрузку способны пройти только положительные полуволны. Но отрицательные открывают второй транзистор и полностью запирают первый. При этом в нагрузке оказываются только отрицательные полуволны. В результате усиленный по мощности сигнал оказывается на выходе устройства. Подобная схема усилителя на транзисторах достаточно эффективная и способна обеспечить стабильную работу, качественное воспроизведение звука.

Схема УНЧ на одном транзисторе

Изучив все вышеописанные особенности, можно собрать усилитель своими руками на простой элементной базе. Транзистор можно использовать отечественный КТ315 или любой его зарубежный аналог - например ВС107. В качестве нагрузки нужно использовать наушники, сопротивление которых 2000-3000 Ом. На базу транзистора необходимо подать напряжение смещения через резистор сопротивлением 1 Мом и конденсатор развязки 10 мкФ. Питание схемы можно осуществить от источника напряжением 4,5-9 Вольт, ток - 0,3-0,5 А.

Если сопротивление R1 не подключить, то в базе и коллекторе не будет тока. Но при подключении напряжение достигает уровня в 0,7 В и позволяет протекать току около 4 мкА. При этом по току коэффициент усиления окажется около 250. Отсюда можно сделать простой расчет усилителя на транзисторах и узнать ток коллектора - он оказывается равен 1 мА. Собрав эту схему усилителя на транзисторе, можно провести ее проверку. К выходу подключите нагрузку - наушники.

Коснитесь входа усилителя пальцем - должен появиться характерный шум. Если его нет, то, скорее всего, конструкция собрана неправильно. Перепроверьте все соединения и номиналы элементов. Чтобы нагляднее была демонстрация, подключите к входу УНЧ источник звука - выход от плеера или телефона. Прослушайте музыку и оцените качество звучания.

Когда женщина приходит в магазин за шампунем, ей трудно сразу определиться с покупкой, и она часами бродит вдоль полок, перебирая десятки вариантов. Вот и многие радиолюбители, берясь за сборку самодельного УМЗЧ, могут долго выбирать среди широкого разнообразия схем и микросхем. Это и слабенькие TDA2282 , и простые TDA1557 , и серьёзные TDA7294 , и дорогие STK40 ... Выбор, предоставляемый производителями специализированных звуковых интегральных микросхем очень велик. На какой остановиться? Предлагаем вариант, который по праву считается золотой серединой в усилителестроении - микросхема TDA2050 (), которая при цене в пару десятков рублей обеспечит нам честных 30 ватт мощности. Что в стереоварианте уже 60 - для квартиры вполне.

Схема усилителя для самостоятельного изготовления

Под это устройство разработана печатная плата, который подходит для TDA2050 или LM1875 и имеет все необходимые узлы - питание, защита динамика, задержка включения и быстрого выключения. Это достигается с помощью удобной, но малопопулярной на отечественных рынках микросхемы UPC1237 . Если нет возможности купить её, просто удалите из схемы все элементы её обвязки, начиная от резисторов R12, R13. Тогда в вопросе защиты будете полагаться на сами микросхемы УМЗЧ, которые имеют термо- и защиту от замыкания. Правда не очень надёжную. Да и щелчки при включении из динамиков возможны. Параметры самого усилителя подробно описаны в документации .

М/с TDA2050 и LM1875 являются полностью взаимозаменяемы, различия в их схемах заключаются лишь значениями пары резисторов и одного конденсатора.

Все это позволяет сделать универсальную печатную плату , подходящую для любой из этих двух микросхем.

Источник питающего напряжения

Сам УМЗЧ на 2x30 Вт, но мощность зависит от напряжения питания и сопротивления колонок, подключенных к выходу. Если вы не нашли трансформатор, способный обеспечить указанное двухполярное питание (2 по 17 В) - не беда. Схема может работать и от пониженного напряжения, например 2 по 12 В. При этом просто пропорционально упадёт мощность. Зато такой трансформатор проще найти - можно даже взять два стандартных, по 12 В, и соединить их выходные обмотки последовательно.

Что касается всяческих темброблоков, как показала практика - это ненужное усложнение схемы, которое чревато лишними шумами. Менять АЧХ можно и на компьютере (телефоне). Здесь же достаточно обычного регулятора громкости. И, как вариант, баланса каналов.

Коробка для самодельного усилителя

Корпус в нашем случае пластиковый, с передней и задней стенками в виде металлических пластин 1 мм. Вы можете взять абсолютно любую подходящую по размерам и дизайну коробку, хоть пластмасса (легче обрабатывать и сверлить), хоть металл (защита от помех и прочность).

Все разъёмы стандартные - сеть 220 В, входа RCA и выходы "педальки" для акустических систем. Особое внимание уделите резистору для регулятора звука. Прежде чем ставить его в УНЧ, просто подключите и послушайте, нет ли шорохов и треска из динамиков при повороте ручки.

Обсудить статью КАК СДЕЛАТЬ УСИЛИТЕЛЬ СВОИМИ РУКАМИ