Коли я знайшов на Ebay крихітний підсилювач PAM8610 stereo mini class D digital power amplifier board 2 x15W, розміром 2.5*3 см і вартістю близько 350 рублів, я зрозумів, що просто не можу пройти повз.

Виявилося, що 2*15W – це єдиний варіант для колонок на 4 Ом. У мене таких не було, тому я підключив 2*10W з показником у 6 Ом.

Підсилювачі класу D мають безліч негативних відгуків від «серйозних» цінителів музики, але для моїх вух все звучало просто чудово (і голосно!), особливо з непоганими колонками та мп3-плеєром із вбудованим графічним еквалайзером та з різними додатковими налаштуваннями.

Використання мп3-плеєра також означає, що відпадає потреба в управлінні низами, верхами та середніми частотами через саморобний підсилювач звуку, на ньому потрібна лише крутила рівня гучності.

Зважаючи на те, що проводка між компонентами дуже проста, цей проект з легкістю зможуть зібрати своїми руками навіть любителі-початківці.

Крок 1: Зберемо необхідні компоненти

Для створення підсилювача нам знадобиться:

• 1 шт * Пластикова коробка. Моя була розміром приблизно 8*5*2.2 см
• 1 шт * PAM8610 Плата цифрового підсилювача потужності 2 x 15w
• 1 шт * 50K + 50K Подвійний потенціометр
• 1 шт * Кнопка для подвійного потенціометра - підберіть колір на ваш смак.
• 1 шт * Перемикач типу "один полюс, два напрямки" (SPDT, Single Pole - Double Throw)
• 1 шт * Сокет 3.5 мм стереоджека для встановлення на корпус
• 1 шт * Сокет джека живлення для встановлення на корпус
• 2 шт * 10uF 25V електролітичні конденсатори - чим менше, тим краще
• 2 шт * 2-клемові або 1 шт * 4-клемова блокуючі гвинтові клеми
• 1 шт * 3мм світлодіод (будь-якого кольору на ваш смак)
• 1 шт * 4.7K 1/8W резистор (обмеження сили струму для світлодіодів - докладніша інформація в додатку)
• 1 шт * 12V 2A адаптер змінного струму (детальніша інформація в додатку)
• 1 шт * діод 1N5401 або 1N5822 (опціонально)

Крім цього, для з'єднання компонентів вам знадобиться багатобарвний багатожильний (7 житловий) провід.

Я прикріпив PDF з докладним поясненням кожного компонента зі списку. Я написав цей документ переважно для новачків, тому якщо вам потрібен лише список компонентів, то пропустіть більшу частину документа і прочитайте лише про адаптер змінного струму (AC Adaptor) — це дуже важливо.

Файли

Крок 2: Необхідні пристрої

У цьому проекті кількість механічної роботи зведена до мінімуму, тому вам знадобиться лише три основні інструменти. Інструменти потрібні для просвердлювання дірок та паяння:

1. Ручний дриль з биткою на 1 мм для просвердлювання отворів.
2. Великий дриль для збільшення отворів.
3. Бур-розширювач.
4. Паяльник 18W - 25W.

Бур-розширювач - це мій улюблений інструмент для пророблення отворів у пластику та металі, я всім рекомендую тримати його постійно у своїй ящику з інструментом. Після пророблення отвору на 3 мм по центру майданчика, на якому буде знаходитись потрібний компонент, ви берете бур і потихеньку вдавлюєте його, повертаючи за годинниковою стрілкою. Після кожних кількох поворотів ви перевіряєте, що компонент міститься в отвір і міцно сидить у ньому.

Паяльник. Про цей інструмент не можна сказати нічого нового, що вже не було описано в сотнях інших статей. Все що вам потрібно знати: практика – запорука досконалості. Ви працюватимете з друкованою платою, на поверхні якої встановлені чіпи, тому будьте дуже обережні. Уникайте розбризкування припою - одна крапля може занапастити весь підсилювач.

Крок 3: Готуємо корпус

На цьому кроці ми підготуємо коробку для встановлення всіх необхідних компонентів.

Наклейте чисту білу стрічку на поверхню корпусу, на яку ви збираєтесь встановити перемикачі та елементи керування. У моєму випадку я вирішив зробити передню і задню панель, як це буває у справжніх підсилювачів, і зазначив, де буде кожен компонент (дивіться фотографію).

Стикер дозволяє розмітити розташування всіх компонентів управління і в той же час захищає поверхню корпусу від подряпин, поки ви свердлите отвори і т.п.

За допомогою міні дриля на 1 мм просвердліть пілотні отвори за відмітками, які ви зробили раніше. Далі розширте отвори дрилем на 3 мм (за винятком отворів для роз'ємів динаміка). Потім розширіть отвори буром (дотримуючись підказок з попередньої частини інструкції). Не розширюйте отвір для світлодіода на 3 мм, якщо ви не маєте наміру використовувати діод більшого діаметру.

Результати роботи ви можете побачити на прикладених фотографіях — акуратні отвори, що не вимагають подальшої обробки.

Ви можете помітити, що всі компоненти вже прикручені до корпусу, за винятком клем динаміків, вони пройшли в отвори на 1 мм і приклеєні до корпусу суперклеєм. Світлодіод просто щільно сидить у отворі, але його можна додатково закріпити суперклеєм.

Крок 4: З'єднуємо компоненти

Проведення дуже просте. Для легкого налагодження, якщо щось раптом не працюватиме, я рекомендую використовувати дроти різних кольорів. Наприклад, червоний для позитивних проводів, чорний для негативних чи заземлення, помаранчевий всім правих каналів, а синій для лівих. Для з'єднання динаміків я використовував помаранчевий для правого +, білий для правого -, синій для лівого +, коричневий для лівого -. Ви можете використовувати свою комбінацію кольорів, але постарайтеся використовувати ті ж кольори для лівих і правих каналів.

Є всього пара простих речей, які вам потрібно знати про полярність, прочитайте PDF, щоб ознайомитися з цією інформацією.

Також зважте, що я встановлюю все в корпус, використовуючи його як верхню частину мого підсилювача, а кришка корпусу буде дном. Це означає, що я працюю з відображеною схемою складання. У реальному житті всі компоненти, встановлені зліва, будуть знаходитися праворуч і навпаки. Будьте обережні, з'єднуючи дроти динаміків, якщо ваша розкладка така ж, як у мене, то з'єднання лівого динаміка будуть праворуч, а з'єднання правого динаміка - зліва. Таким чином, коли ви перевернете корпус підсилювача, все стане на свої місця.

Переглянувши прикладену фотографію, ви можете переконатися, наскільки легко все з'єднується.

Файли

Крок 5: Усунення несправностей та запобіжні заходи після складання

Після того, як ви все спаяли і перед тим, як ви підключите динаміки та увімкніть підсилювач, необхідно провести попередні тести.

Перевірте правильність з'єднання компонентів, а краще довірте це вашому другу, і переконайтеся, що все з'єднано правильно. Свіжий погляд на проект допоможе побачити те, чого ви не помітите після годин, проведених вдома за роботою.

За допомогою мультиметра, на малих діапазонах опору, перевірте схему замикання в точках 1, 3, 4, 5 і 6:

• Якщо у вас замикання в точці 1, то адаптер живлення вибухне, як тільки ви включите його в розетку.
• Якщо у вас замикання між пінами динаміка або між будь-якими пінами на точках 3 або 4 і землею, то вибухне модуль підсилювача. Правий і лівий мінуси не є спільними точками, тому за жодних обставин не замикайте їх разом і не з'єднуйте їх із землею.
• Якщо замикання між лівим або правим каналом і землею в точці 5, один із каналів при включенні може не працювати.
• Якщо замикання в точці 6, ваш адаптер живлення вибухне, як тільки ви увімкнете перемикач на корпусі.

Щодо вимикача живлення (точка 2), якщо ви очікуєте, що він буде включений у положенні «Внизу» і вимкнений у положенні «Вгорі», встановіть перемикач у положення «Вниз» і за допомогою вашого мультиметра в діапазоні Ом, виміряйте опір між двома точками паяння. Якщо ви отримуєте щось крім нуля Ом, перемикач перевернуть. Послабте кріпильний гвинт і переверніть перемикач на 180 градусів, доки він не перебуватиме в положенні «Вгору». Перемкніть його в нижнє положення та знову перевірте опір. Якщо воно все ще не рівне нулю, то ваш перемикач, швидше за все, несправний.

Додатковий захист. Як вже було помічено раніше, ви можете пошкодити AC адаптер при використанні полярності, зворотної до тієї, під яку створена електропроводка вашого підсилювача. Ви можете убезпечити себе, додавши один діод послідовно до позитивного з'єднання плати. Схема з'єднання показана на прикладеній діаграмі.

У цьому випадку, якщо ви підключите адаптер зі зворотною полярністю та увімкнете пристрій, діод не дозволить напруги досягти модуля підсилювача. При цьому світлодіод також не спалахне - це буде для вас індикатором того, що полярність адаптера неправильна або сам адаптер дефектний.

Єдиний недолік такого захисту полягає в тому, що після переходу струму через діод буде спостерігатися невеликий спад напруги, що дуже важливо, якщо адаптер видає рівно 12V.

Рекомендую брати обидва діоди на 3A. Різниця полягає у прямому падінні напруги. Якщо ви використовуєте стандартний випрямляч 1N5401, падіння напруги становить близько 0,7V, тому доступна напруга становитиме 11,3V або менше. При використанні випрямляча Schottky Barrier Rectifier 1N5822 падіння становить лише 0,4V при 2A, тому у вас буде не менше 11,7V (що ближче до 12V). Виберіть один із цих діодів залежно від ваших потреб. Наприклад, якщо напруга вихідного струму вашого AC адаптера становить 13V (що цілком можливо), то падіння 0,7V не повинно мати значення, тому ви можете використовувати 1N5401.

МАКСИМАЛЬНА НАПРУГА ДЕВАЙСА: Максимальна напруга, яка може подолати модуль підсилювача, становить 16V. Щоб уникнути його пошкодження, перед підключенням перевірте за допомогою мультиметра фактичну вихідну напругу AC адаптера і переконайтеся, що вона значно нижче 16V.

Крок 6: Увімкнення пристрою

Як тільки ви перевірили, що все спаяно добре і що у схемі немає замикань (а також припаяючи рекомендовані діоди), ви можете підключати AC адаптер, динаміки (протягніть всю оголену ділянку дроту до кінця, щоб ізоляція досягла затиску) і мп3 плеєр, трохи підніміть рівень гучності та увімкнути музику. Насолоджуйтесь звуком.

Якщо ви не використовували діод для захисту, то є ще один запобіжний захід, який ви можете зробити до включення живлення. Провід +12V, який йде на модуль підсилювача, тримайте вимкненим, підключіть AC адаптер, увімкніть живлення та використовуйте мультиметр у діапазоні постійного струму, червоний його кінець підключіть до відключеного червоного проводу, а чорний – до будь-якого чорного з'єднання (землі), перевірте, що показання напруги плюсове в діапазоні близько 12V.

Як тільки ви переконаєтеся, що вольтаж і полярність правильні, вимикайте девайс, відключайте адаптер, припаюйте червоний провід +12V до модуля підсилювача і вмикайте все, дотримуючись вищеописаної інструкції. Ви вже на шляху до гарного звучання!

Крок 7: Висновки

На початку роботи над інструкцією я хотів зробити все просто і швидко, щоб кожен новачок зрозумів, як це просто створити недорогий і невеликий стереопідсилювач. У міру написання статті з'являлося все більше нюансів, які я хотів би докладніше описати. Замість того, щоб вставляти все це в основний текст, я зробив кілька PDF-файлів і доклав їх до потрібних кроків. Сподіваюся, я не перетнув межу між інформативністю і нудьгою.

Якщо ви новачок в електроніці і ви збираєтеся створити свій підсилювач, то у вас повинні бути як мінімум основні пристрої, такі як паяльник, припій, мультиметр, викрутка, плоскогубці та кусачки. Також перед початком прочитайте всі файли PDF.

Багато інформації ґрунтується на моєму багаторічному досвіді в бізнесі з ремонту побутової техніки, а також навчанні техніків для цих завдань. Мені було дуже важко не згадати про всі описані нюанси, а особливо через те, що більшість авторів не вникають у ці проблеми. Для мене це різниця між успіхом чи невдачею проекту.

Сподіваюся, вам все сподобається!

Якщо музика для вас – це не просто сукупність звуків та нот, то такий пристрій, як підсилювач для колонки чи сабвуфера, вам просто необхідний. Справжні поціновувачі музики завдяки цьому пристрою виставляють динамік таким чином, що будь-яка мелодія звучить казково і заворожує з кожною секундою дедалі більше. Причому не обов'язково бігти до магазину та витрачати гроші на його покупку. Досить просто зробити «усилок» своїми руками. Як саме, давайте розберемося.

Як зробити підсилювач звуку своїми руками? Робимо корпус

Спочатку необхідно підготувати корпус, у якому весь електронний пристрій буде захищено від різних механічних пошкоджень, вологи та інших негативних впливів довкілля. Оскільки ми згадали у вищепереліченому списку захист від пошкоджень, ця деталь у нас буде виготовлятися з металу, а щоб не обтяжувати пристрій, можна застосувати декілька. Після цього наріжте заготовки та зробіть вертикальні стійки. Що стосується розмірів, товщина нашого підсилювача складатиме близько 5-6 сантиметрів, при цьому габарити скляної кришки – 4х1 міліметр. Висота всієї стійки – близько 5-5.2 сантиметрів. Конструюючи корпус елемента, не забувайте і про горизонтальні елементи каркасу. Як сполучні елементи при складанні конструкції слід застосувати 3-4 гвинти, бажано серії М3. При цьому необхідно зробити два косинці на одній зі стійок, дно та задню стінку. Для цього вам знадобиться лобзик по металу та 1.5-міліметровий алюмінієвий лист. Все це потім також кріпиться до конструкції за допомогою гвинтів.

Також у питанні "як зробити підсилювач для колонок" необхідно приділити увагу передній панелі. Щоб її зробити, візьміть смужку з алюмінію завтовшки 5 міліметрів і зробіть планку, яка приховуватиме весь механізм. Щоб надати пристрою «людський» вигляд, пофарбуйте його фарбою в аерозольному балончику.

Плата

Якщо ви хочете дізнатися, як зробити правильно, запам'ятайте, що головне в ньому – зовсім не корпус (хоча він також відіграє важливу роль у конструкції), а плата. І якщо в першому випадку можна припуститися кількох похибок, то кожна помилка при конструюванні другого механізму може суттєво вплинути на працездатність та якість звучання динаміка в цілому. Як зробити підсилювач звуку своїми руками? Плата комутації виготовляється так:

Останні етапи

Після цього необхідно подбати про плату для конденсаторів та ізоляції. На завершальному етапі питання, як зробити підсилювач звуку своїми руками, супроводжується виведенням ручки керування пристрою на передню панель. Після того, як вона там буде закріплена, можете насолоджуватися мелодійним звуком!

У нього будуть різні габарити та складність побудови схеми. У статті буде порушено відразу три типи підсилювачів - на транзисторах, мікросхемах та лампах. І почати варто саме з останніх.

Ламповий УНЧ

Такі можна часто зустріти у старій апаратурі – телевізорах, радіоприймачах. Незважаючи на старіння, така техніка все ще користується популярністю у меломанів. Існує думка, що ламповий звук набагато чистіший і красивіший, ніж «оцифрований». Цілком можливо, принаймні такого ефекту, як від ламп, не досягти застосування транзисторних схем. Варто зауважити, що схема підсилювача звуку (найпростіша, з використанням ламп) може бути реалізована на одному лише тріоді.

У разі необхідно сигнал подавати на сітку радіолампи. До катода підводиться напруга усунення - коригується шляхом підбору опору ланцюга. На анод через конденсатор та первинну обмотку трансформатора подається напруга живлення (понад 150 Вольт). Відповідно, вторинна обмотка підключається до динаміка. Але це проста схема, а на практиці часто застосовують дво-або трикаскадні конструкції, в яких є попередній і кінцевий підсилювач (на потужних лампах).

Недоліки та переваги лампових конструкцій

Який недолік може бути у лампової техніки? Вище було згадано про те, що анодна напруга має бути понад 150 Вольт. На додаток до цього обов'язково наявність змінної напруги 6,3 В для живлення ниток накалу ламп. Іноді потрібно 12,6 В, тому що існують лампи з такою напругою розжарення. Звідси висновок – величезна необхідність використовувати потужні трансформатори.

Але є плюси, які відрізняють лампову техніку від транзисторної: простота монтажу, довговічність практично неможливо вивести з ладу всю схему. Хіба що розбити треба балон лампи, щоби зламати її. Чого не скажеш про транзисторів – надмірно нагріте жало паяльника чи статика запросто можуть зруйнувати структуру переходу. Така сама проблема і з мікросхемами.

Транзисторні схеми

Вище наведено схему підсилювача звуку на транзисторах. Як можна помітити, вона досить складна – використовується велика кількість компонентів, які дозволяють всій системі працювати. Але якщо розбити їх на дрібні складові, виявиться, що не все так і складно. І вся схема працює практично так само, як і вищеописана на вакуумному тріоді. Насправді, напівпровідниковий транзистор - це не що інше, як тріод.

Найпростіша конструкція - це схема одному напівпровіднику, на базу якого подається відразу три напруги: від плюса живлення через опір позитивний і від загального дроту негативне, і навіть від джерела сигналу. Знімається посилений сигнал із колектора. Вище наведено приклад схема підсилювача звуку (найпростіша на транзисторах). Вона у чистому вигляді не використовується.

Мікросхеми

Набагато сучаснішим та якіснішим буде підсилювач на мікросхемах. Благо на сьогоднішній день їх безліч. Найпростіша схема підсилювача звуку на мікросхемі містить дуже мала кількість елементів. І зробити самостійно хорошу УНЧ зможе будь-яка людина, яка вміє більш-менш непогано поводитися з паяльником. Як правило, мікросхеми містять пару-трійку конденсаторів та опорів.

Решта елементів, необхідних роботи, є у самому кристалі. Але найголовніше – це харчування. Для деяких конструкцій необхідно використовувати двополярні блоки живлення. Найчастіше проблема виникає саме у них. Мікросхеми, яким потрібне таке харчування, наприклад, досить складно використовуватиме виготовлення автомобільного підсилювача.

Корисні «примочки»

Якщо вже почалася розмова про підсилювачі на мікросхемах, то незайвим буде згадати про те, що вони можуть використовуватися з темброблоками. Спеціально для таких пристроїв випускаються мікросхеми. Вони містять у собі всі необхідні компоненти, залишиться лише правильно провести монтаж всього пристрою.

І у вас з'явиться можливість регулювання тембру звучання музики. Разом зі світлодіодним еквалайзером це буде не тільки комфортним, та й прекрасним засобом візуалізації звуку. І найцікавіше для любителів автозвуку – це, звичайно, можливість підключення сабвуфера. Але цьому варто присвятити окремий розділ, адже тема цікава та пізнавальна.

Сабвуфер – це просто

Переваги сучасних підсилювачів на мікросхемах

Розглянувши всі можливі типи підсилювачів, можна дійти невтішного висновку: найбільш якісні і прості виготовляються лише з сучасної елементної базі. Багато мікросхем випускається саме для підсилювачів низьких частот. Як приклад можна навести УНЧ типу TDA з різними цифровими позначеннями.

Вони використовуються практично скрізь, оскільки є як малопотужні, і потужні мікросхеми. Наприклад, для портативних колонок комп'ютера краще використовувати мікросхеми, у яких потужність не вище 2-3 Вт. А ось для автомобільної техніки чи акустики домашнього кінотеатру бажано застосовувати мікросхеми потужністю понад 30 Вт. Але зверніть увагу на те, що потребують захисту звуку. Схеми повинні містити плавкий запобіжник, який захистить від короткого замикання ланцюга.

Плюс ще й у тому, що не потрібний масивний блок живлення, тому можна без проблем використовувати готовий, наприклад, від ноутбука, ПК, старих МФУ (у нових, як правило, блок живлення знаходиться всередині). Легкість монтажу - це те, що важливо для радіоаматорів-початківців. Єдине, що потрібно для таких пристроїв – це якісне охолодження. Якщо йдеться про потужну техніку, то доведеться встановлювати примусове – один або кілька кулерів на радіаторі.

Найпростіший підсилювач на транзисторах може бути добрим посібником для вивчення властивостей приладів. Схеми та конструкції досить прості, можна самостійно виготовити пристрій та перевірити його роботу, зробити виміри всіх параметрів. Завдяки сучасним польовим транзисторам можна виготовити буквально із трьох елементів мініатюрний мікрофонний підсилювач. І підключити його до персонального комп'ютера для покращення параметрів звукозапису. Та й співрозмовники під час розмов будуть набагато краще і чіткіше чути вашу промову.

Частотні характеристики

Підсилювачі низької (звукової) частоти є практично у всіх побутових приладах - музичних центрах, телевізорах, радіо, магнітолах і навіть в персональних комп'ютерах. Але існують ще підсилювачі ВЧ на транзисторах, лампах та мікросхемах. Відмінність в тому, що УНЧ дозволяє посилити сигнал лише звуковий частоти, яка сприймається людським вухом. Підсилювачі звуку на транзисторах дозволяють відтворювати сигнали з частотами від 20 Гц до 20000 Гц.

Отже, навіть найпростіший пристрій здатний посилити сигнал у цьому діапазоні. Причому робить це максимально рівномірно. Коефіцієнт посилення залежить від частоти вхідного сигналу. Графік залежності цих величин – практично пряма лінія. Якщо ж на вхід підсилювача подати сигнал із частотою поза діапазоном, якість роботи та ефективність пристрою швидко зменшаться. Каскади УНЧ збираються, як правило, на транзисторах, що працюють у низько- та середньочастотному діапазонах.

Класи роботи звукових підсилювачів

Усі підсилювальні пристрої поділяються на кілька класів, залежно від того, який ступінь протікання протягом періоду роботи струму через каскад:

1. Клас «А» - струм протікає безперервно протягом усього періоду роботи підсилювального каскаду.
2. У класі роботи "В" протікає струм протягом половини періоду.
3. Клас "АВ" говорить про те, що струм протікає через підсилювальний каскад протягом часу, що дорівнює 50-100% від періоду.
4. У режимі "С" електричний струм протікає менш ніж половину періоду часу роботи.
5. Режим «D» УНЧ застосовується у радіоаматорській практиці зовсім недавно – трохи більше 50 років. Найчастіше ці пристрої реалізуються з урахуванням цифрових елементів і мають дуже високий ККД - понад 90 %.

Наявність спотворень у різних класах НЧ-підсилювачів

Робоча область транзисторного підсилювача класу "А" характеризується досить невеликими нелінійними спотвореннями. Якщо вхідний сигнал викидає імпульси з вищою напругою, це призводить до того, що транзистори насичуються. У вихідному сигналі біля кожної гармоніки починають з'являтися вищі (до 10 чи 11). Через це з'являється металевий звук, характерний лише транзисторних підсилювачів.

При нестабільному живленні вихідний сигнал амплітудою моделюватиметься біля частоти мережі. Звук стане в лівій частині частотної характеристики жорсткішим. Але чим краща стабілізація живлення підсилювача, тим складнішою стає конструкція всього пристрою. УНЧ, які працюють у класі «А», мають відносно невеликий ККД – менше 20 %. Причина полягає в тому, що транзистор постійно відкрито і струм через нього протікає постійно.

Для підвищення (щоправда, незначного) ККД можна скористатися двотактними схемами. Один недолік - напівхвилі у вихідного сигналу стають несиметричними. Якщо ж перевести з класу "А" в "АВ", збільшаться нелінійні спотворення в 3-4 рази. Але коефіцієнт корисної дії всієї схеми пристрою все ж таки збільшиться. УНЧ класів "АВ" та "В" характеризує наростання спотворень при зменшенні рівня сигналу на вході. Але навіть якщо додати гучність, це не допоможе повністю позбутися недоліків.

Робота у проміжних класах

Кожен клас має кілька різновидів. Наприклад, є клас роботи підсилювачів «А+». У ньому транзистори на вході (низьковольтні) працюють як «А». Але високовольтні, що встановлюються у вихідних каскадах, працюють або в «В» або в «АВ». Такі підсилювачі набагато економічніші, ніж у класі «А». Помітно менше нелінійних спотворень - не вище 0,003%. Можна досягти і більш високих результатів, використовуючи біполярні транзистори. Принцип роботи підсилювачів цих елементах буде розглянуто нижче.

Але все одно є велика кількість вищих гармонік у вихідному сигналі, через що звук стає характерним металевим. Існують ще схеми підсилювачів, які працюють у класі "АА". Вони нелінійні спотворення ще менше - до 0,0005 %. Але головна вада транзисторних підсилювачів все одно є - характерний металевий звук.

"Альтернативні" конструкції

Не можна сказати, що вони альтернативні, просто деякі фахівці, які займаються проектуванням та збиранням підсилювачів для якісного відтворення звуку, все частіше віддають перевагу ламповим конструкціям. У лампових підсилювачів такі переваги:

1. Дуже низьке значення рівня нелінійних спотворень у вихідному сигналі.
2. Вищих гармонік менше, ніж у транзисторних конструкціях.

Але є один величезний мінус, який переважує всі переваги - обов'язково потрібно ставити пристрій для узгодження. Справа в тому, що у лампового каскаду дуже великий опір – кілька тисяч Ом. Але опір обмотки динаміків – 8 або 4 Ома. Щоб узгодити їх, потрібно встановлювати трансформатор.

Звичайно, це не дуже великий недолік – існують і транзисторні пристрої, у яких використовуються трансформатори для узгодження вихідного каскаду та акустичної системи. Деякі фахівці стверджують, що найбільш ефективною схемою виявляється гібридна - в якій застосовуються однотактні підсилювачі, які не охоплені негативним зворотним зв'язком. Причому всі ці каскади функціонують як УНЧ класу «А». Іншими словами, застосовується як повторювач підсилювач потужності на транзисторі.

Причому ККД у таких пристроїв досить високий - близько 50%. Але не варто орієнтуватися лише на показники ККД та потужності - вони не говорять про високу якість відтворення звуку підсилювачем. Набагато більшого значення мають лінійність характеристик та їх якість. Тому потрібно звертати увагу насамперед на них, а не на потужність.

Схема однотактного УНЧ на транзисторі

Найпростіший підсилювач, побудований за схемою із загальним емітером, працює у класі «А». У схемі використовується напівпровідниковий елемент із структурою n-p-n. У колекторному ланцюгу встановлено опір R3, що обмежує струм, що протікає. Колекторний ланцюг з'єднується з позитивним проводом живлення, а емітерний - з негативним. У разі використання напівпровідникових транзисторів зі структурою p-n-p схема буде такою самою, ось тільки потрібно буде змінити полярність.

За допомогою роздільного конденсатора С1 вдається відокремити вхідний змінний сигнал від джерела постійного струму. При цьому конденсатор не є перешкодою для протікання змінного струму шляхом база-емітер. Внутрішній опір переходу емітер-база разом з резисторами R1 і R2 є найпростішим дільником напруги живлення. Зазвичай резистор R2 має опір 1-1,5 ком - найбільш типові значення для таких схем. При цьому напруга живлення ділиться рівно навпіл. І якщо запитати схему напругою 20 Вольт, то можна побачити, що значення коефіцієнта посилення струму h21 складе 150. Потрібно відзначити, що підсилювачі КВ на транзисторах виконуються за аналогічними схемами, тільки працюють трохи інакше.

При цьому напруга емітера дорівнює 9 і падіння на ділянці ланцюга «Е-Б» 0,7 В (що характерно для транзисторів на кристалах кремнію). Якщо розглянути підсилювач на германієвих транзисторах, то в цьому випадку падіння напруги на ділянці «Е-Б» дорівнюватиме 0,3 В. Струм у ланцюзі колектора дорівнюватиме тому, що протікає в емітері. Обчислити можна, розділивши напругу емітера на опір R2 - 9В/1 кОм=9 мА. Для обчислення значення струму бази необхідно 9 мА розділити коефіцієнт посилення h21 - 9мА/150=60 мкА. У конструкціях УНЧ зазвичай використовуються біполярні транзистори. Принцип роботи у нього відрізняється від польових.

На резисторі R1 тепер можна обчислити значення падіння - це різниця між напругою бази та живлення. У цьому напругу бази можна з'ясувати за формулою - сума показників емітера і переходу «Е-Б». При живленні джерела 20 Вольт: 20 - 9,7 = 10,3. Звідси можна обчислити значення опору R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. У схемі є ємність С2, необхідна для реалізації ланцюга, по якій зможе проходити змінна складова емітерного струму.

Якщо не встановлювати конденсатор С2, змінна складова дуже обмежуватиметься. Через це такий підсилювач звуку на транзисторах буде мати дуже низький коефіцієнт посилення по струму h21. Слід звернути увагу, що у вищевикладених розрахунках приймалися рівними струми бази і колектора. Причому за струм бази брався той, що втікає у ланцюг від емітера. Виникає він лише за умови подачі на виведення бази транзистора напруги усунення.

Але треба враховувати, що по ланцюгу бази абсолютно завжди, незалежно від наявності зсуву, обов'язково протікає струм витоку колектора. У схемах із загальним емітером струм витоку посилюється не менше ніж у 150 разів. Але зазвичай це значення враховується лише за розрахунку підсилювачів на германієвих транзисторах. У разі використання кремнієвих, у яких струм ланцюга К-Б дуже малий, цим значенням просто нехтують.

Підсилювачі на МДП-транзисторах

Підсилювач на польових транзисторах, представлений на схемі, має багато аналогів. У тому числі з використанням біполярних транзисторів. Тому можна розглянути як аналогічний приклад конструкцію підсилювача звуку, зібрану за схемою із загальним емітером. На фото представлена ​​схема, виконана за схемою із загальним джерелом. На вхідних та вихідних ланцюгах зібрані R-C-зв'язки, щоб пристрій працював у режимі підсилювача класу «А».

Змінний струм від джерела сигналу відокремлюється від постійної напруги живлення конденсатором С1. Обов'язково підсилювач на польових транзисторах повинен мати потенціал затвора, який буде нижчим за аналогічну характеристику витоку. На представленій схемі затвор з'єднаний із загальним дротом за допомогою резистора R1. Його опір дуже великий - зазвичай застосовують у конструкціях резистори 100-1000 кОм. Такий великий опір вибирається для того, щоб сигнал не шунтувався на вході.

Цей опір майже не пропускає електричний струм, внаслідок чого у затвора потенціал (у разі відсутності сигналу на вході) такий самий, як у землі. На початку ж потенціал виявляється вищим, ніж у землі, тільки завдяки падінню напруги на опорі R2. Звідси ясно, що у затвора потенціал нижчий, ніж на початку. Саме це і потрібно для нормального функціонування транзистора. Потрібно звернути увагу на те, що С2 та R3 у цій схемі підсилювача мають таке ж призначення, як і в розглянутій вище конструкції. А вхідний сигнал зрушено щодо вихідного на 180 градусів.

УНЧ із трансформатором на виході

Можна зробити такий підсилювач своїми руками для домашнього використання. Виконується він за схемою, що працює у класі «А». Конструкція така сама, як і розглянуті вище, - із загальним емітером. Одна особливість – необхідно використовувати трансформатор для узгодження. Це недолік подібного підсилювача звуку на транзисторах.

Колекторний ланцюг транзистора навантажується первинною обмоткою, яка розвиває вихідний сигнал, що передається через вторинну динаміку. На резисторах R1 і R3 зібраний дільник напруги, що дозволяє вибрати робочу точку транзистора. За допомогою цього ланцюжка забезпечується подача напруги зміщення до бази. Всі інші компоненти мають таке саме призначення, як і у розглянутих вище схем.

Двотактний підсилювач звуку

Не можна сказати, що це простий підсилювач на транзисторах, оскільки його робота трохи складніша, ніж у розглянутих раніше. У двотактних УНЧ вхідний сигнал розщеплюється на дві напівхвилі, різні за фазою. І кожна з цих напівхвиль посилюється своїм каскадом, виконаним на транзисторі. Після того, як відбулося посилення кожної напівхвилі, обидва сигнали з'єднуються та надходять на динаміки. Такі складні перетворення здатні викликати спотворення сигналу, оскільки динамічні та частотні властивості двох, навіть однакових на кшталт, транзисторів будуть відмінні.

В результаті на виході підсилювача суттєво знижується якість звучання. Під час роботи двотактного підсилювача у класі «А» не виходить якісно відтворити складний сигнал. Причина - підвищений струм протікає підсилювача по плечах постійно, напівхвилі несиметричні, виникають фазові спотворення. Звук стає менш розбірливим, а при нагріванні спотворення сигналу ще більше посилюються, особливо на низьких та наднизьких частотах.

Безтрансформаторні УНЧ

Підсилювач НЧ на транзисторі, виконаний з використанням трансформатора, незважаючи на те, що конструкція може мати малі габарити, все одно недосконалий. Трансформатори все одно важкі і громіздкі, тому краще їх позбутися. Набагато ефективнішою є схема, виконана на комплементарних напівпровідникових елементах з різними типами провідності. Більшість сучасних УНЧ виконується саме за такими схемами і працюють у класі «В».

Два потужні транзистори, що використовуються в конструкції, працюють за схемою емітерного повторювача (загальний колектор). При цьому напруга входу передається на вихід без втрат та посилення. Якщо на вході немає сигналу, транзистори на межі включення, але все одно ще відключені. При подачі гармонійного сигналу на вхід відбувається відкривання позитивної напівхвиль першого транзистора, а другий в цей час знаходиться в режимі відсічення.

Отже, через навантаження здатні пройти лише позитивні напівхвилі. Але негативні відкривають другий транзистор і повністю замикають перший. При цьому в навантаженні виявляються лише негативні напівхвилі. В результаті посилений за потужністю сигнал виявляється на виході пристрою. Подібна схема підсилювача на транзисторах досить ефективна та здатна забезпечити стабільну роботу, якісне відтворення звуку.

Схема УНЧ на одному транзисторі

Вивчивши всі вищеописані особливості, можна зібрати підсилювач своїми руками на простій елементній основі. Транзистор можна використовувати вітчизняний КТ315 або будь-який зарубіжний аналог - наприклад ВС107. Як навантаження потрібно використовувати навушники, опір яких 2000-3000 Ом. На базу транзистора необхідно подати напругу усунення через резистор опором 1 Мом та конденсатор розв'язки 10 мкФ. Живлення схеми можна здійснити від джерела напругою 4,5-9 Вольт, струм – 0,3-0,5 А.

Якщо опір R1 не підключити, то в базі та колекторі не буде струму. Але при підключенні напруга досягає рівня 0,7 і дозволяє протікати струму близько 4 мкА. При цьому по струму коефіцієнт посилення виявиться близько 250. Звідси можна зробити простий розрахунок підсилювача на транзисторах і дізнатися про струм колектора - він виявляється дорівнює 1 мА. Зібравши цю схему підсилювача на транзисторі, можна провести її перевірку. До виходу підключіть навантаження - навушники.

Торкніться підсилювача пальцем - повинен з'явитися характерний шум. Якщо його немає, то, найімовірніше, конструкція зібрана неправильно. Перевірте всі з'єднання та номінали елементів. Щоб наочніша була демонстрація, підключіть до входу УНЧ джерело звуку - вихід від плеєра або телефону. Прослухайте музику та оцініть якість звучання.

Коли жінка приходить до магазину за шампунем, їй важко відразу визначитися з покупкою, і вона годинами бродить уздовж полиць, перебираючи десятки варіантів. Ось і багато радіоаматорів, беручись за складання саморобного УМЗЧ, можуть довго вибирати серед широкого розмаїття схем та мікросхем. Це й слабенькі TDA2282, і прості TDA1557, і серйозні TDA7294, і дорогі STK40... Вибір, що надається виробниками спеціалізованих інтегральних звукових мікросхем дуже великий. На якій зупинитись? Пропонуємо варіант, який по праву вважається золотою серединою в підсилювачі - мікросхема TDA2050 (), яка при ціні в пару десятків рублів забезпечить нам чесних 30 ват потужності. Що у стереоваріанті вже 60 – для квартири цілком.

Схема підсилювача для самостійного виготовлення

Під цей пристрій розроблено друковану плату, яка підходить для TDA2050 або LM1875 і має всі необхідні вузли - живлення, захист динаміка, затримка включення та швидкого вимикання. Це досягається за допомогою зручної, але малопопулярної на вітчизняних ринках мікросхеми UPC1237. Якщо немає можливості купити її, просто видаліть із схеми всі елементи її обв'язування, починаючи від резисторів R12, R13. Тоді у питанні захисту покладатиметеся на самі мікросхеми УМЗЧ, які мають термо- та захист від замикання. Щоправда, не дуже надійну. Та й клацання при включенні з динаміків можливі. Параметри самого підсилювача докладно описані у документації.

М/с TDA2050 і LM1875 є повністю взаємозамінними, відмінності в їх схемах полягають лише значеннями пари резисторів та одного конденсатора.

Все це дозволяє зробити універсальну друковану плату, придатну для будь-якої з цих двох мікросхем.

Джерело напруги живлення

Сам УМЗЧ на 2x30 Вт, але потужність залежить від напруги живлення та опору колонок, підключених до виходу. Якщо ви не знайшли трансформатор, здатний забезпечити вказане двополярне харчування (2 по 17 В) – не біда. Схема може працювати і від зниженої напруги, наприклад, 2 по 12 В. При цьому просто пропорційно впаде потужність. Зате такий трансформатор простіше знайти - можна навіть взяти два стандартні по 12 В і з'єднати їх вихідні обмотки послідовно.

Що стосується усіляких темброблоків, як показала практика - це непотрібне ускладнення схеми, яке загрожує зайвими шумами. Змінювати АЧХ можна і комп'ютері (телефоні). Тут досить звичайного регулятора гучності. І, як варіант, баланс каналів.

Коробка для саморобного підсилювача

Корпус у нашому випадку пластиковий, з передньою та задньою стінками у вигляді металевих пластин 1 мм. Ви можете взяти абсолютно будь-яку відповідну за розмірами та дизайном коробку, хоч пластмаса (легше обробляти та свердлити), хоч метал (захист від перешкод та міцність).

Всі стандартні роз'єми - мережа 220 В, входу RCA і виходи "педальки" для акустичних систем. Особливу увагу приділіть резистори для регулятора звуку. Перед тим, як ставити його в УНЧ, просто підключіть і послухайте, чи немає шурхіт і тріску з динаміків при повороті ручки.

Обговорити статтю ЯК ЗРОБИТИ ПІДСИЛЮВАЧ СВОЇМИ РУКАМИ