Tôi xin trình bày thiết kế của một bộ khuếch đại tần số thấp đơn giản nhưng mạnh mẽ, được chế tạo bằng cách sử dụng các bóng bán dẫn hiện đại, rẻ tiền. Ưu điểm chính của bộ khuếch đại này là dễ lắp ráp, linh kiện vô tuyến giá rẻ và dễ tiếp cận, đồng thời bộ khuếch đại hoàn thiện không cần điều chỉnh và hoạt động ngay lập tức. Bộ khuếch đại phát triển công suất rất cao so với các mạch tương tự. Trong số các thông số điện, tôi muốn lưu ý đến độ tuyến tính rất cao trong dải tần hoạt động từ 20Hz đến 20kHz. Đúng, nó cũng không phải là không có khuyết điểm. Mạch này có độ ồn tăng lên ở âm lượng lớn, nhưng nếu tính đến tính đơn giản và khả năng tiếp cận, thì việc lắp ráp một bộ khuếch đại vẫn đáng giá, tôi đặc biệt khuyên những người đam mê ô tô nên có một loa siêu trầm mạnh mẽ, vì công suất của mạch như vậy là khá đủ để lái các đầu nhập khẩu công suất cao. Từ sơ đồ, rõ ràng là nó không thể đơn giản hơn. Mạch chỉ sử dụng 5 bóng bán dẫn và một số thành phần vô tuyến bổ sung.
Để giảm độ ồn của bộ khuếch đại, bạn sẽ cần lắp một điện trở thay đổi ở đầu vào có điện trở từ 20 đến 100 kOhm; chúng cũng sẽ điều khiển âm lượng. Trong trường hợp này, ở âm lượng thấp thực tế sẽ không có tiếng ồn và ở âm lượng lớn, chúng ta hầu như không nghe thấy tiếng ồn và nếu bộ khuếch đại hoạt động với bộ lọc thông thấp ở đầu vào (dưới loa siêu trầm) thì sẽ không có tiếng ồn. ở tất cả.
Bộ khuếch đại có khả năng cung cấp khoảng 100 watt cho tải 8 ohm! nếu sử dụng đầu có điện trở 4 ohm thì công suất sẽ tăng lên 150 watt! Thông số UMZCH:
Tăng điện áp................................................................................. ........... 20
Điện áp nguồn tăng lên................................................................. .................................................... ..+-15…+-50V
Công suất định mức P tại Upit = +-30V tại 4 Ohm....................................... .......100W
Công suất tối đa Pmax Upit=+-45V tại 4 Ohm....................................... ..150W
Độ nhạy đầu vào Uin................................................................. ......................1B
Tổng hệ số các loại biến dạng tại P=60W 4Ohm, Kd............0,005%
Bộ khuếch đại dòng tĩnh Ixx................................................................. ......................................20-25mA
Dòng tĩnh ở tầng đầu ra................................................................. ............................0mA
Dải tần có thể tái tạo ở mức –3dB, Hz,......................5-100.000
Các thông số khá tốt, trở ngại duy nhất khi sử dụng mạch làm bộ khuếch đại ô tô là tăng nguồn cung cấp năng lượng lưỡng cực, nhưng đây không phải là trở ngại lớn, vì ngày nay có nhiều mạch chuyển đổi điện áp, một trong những mạch như vậy dựa trên chip TL494. Mạch này là tiêu chuẩn và cho phép bạn nhận được công suất lên tới 200 watt ở đầu ra máy biến áp, khá đủ cho hoạt động đầy đủ của bộ khuếch đại tự chế này. Tôi không hiển thị mạch chuyển đổi vì đây là một chủ đề hoàn toàn khác.
Mạch khuếch đại âm thanh này được tạo ra bởi kỹ sư âm thanh người Anh Linsley-Hood được mọi người yêu thích. Bản thân bộ khuếch đại được lắp ráp chỉ với 4 bóng bán dẫn. Nó trông giống như một mạch khuếch đại tần số thấp thông thường, nhưng đây chỉ là cái nhìn đầu tiên. Một người nghiệp dư vô tuyến có kinh nghiệm sẽ hiểu ngay rằng tầng đầu ra của bộ khuếch đại hoạt động ở loại A. Điều tuyệt vời là nó đơn giản và mạch này là bằng chứng cho điều đó. Đây là một mạch siêu tuyến tính trong đó hình dạng của tín hiệu đầu ra không thay đổi, nghĩa là ở đầu ra, chúng ta có hình dạng tín hiệu giống như ở đầu vào, nhưng đã được khuếch đại. Mạch này được biết đến nhiều hơn với cái tên JLH - bộ khuếch đại siêu tuyến tính loại A, và hôm nay tôi quyết định giới thiệu nó với các bạn, mặc dù kế hoạch này còn lâu mới. Bất kỳ người nghiệp dư vô tuyến bình thường nào cũng có thể tự tay lắp ráp bộ khuếch đại âm thanh này nhờ không có vi mạch trong thiết kế, điều này giúp nó dễ tiếp cận hơn.
Cách làm bộ khuếch đại loa
Mạch khuếch đại âm thanh
Trong trường hợp của tôi, chỉ sử dụng bóng bán dẫn trong nước, vì không dễ tìm được bóng bán dẫn nhập khẩu và thậm chí cả bóng bán dẫn mạch tiêu chuẩn. Giai đoạn đầu ra được xây dựng trên các bóng bán dẫn nội địa mạnh mẽ của dòng KT803 - nhờ chúng, âm thanh có vẻ tốt hơn. Để điều khiển giai đoạn đầu ra, một bóng bán dẫn công suất trung bình thuộc dòng KT801 đã được sử dụng (rất khó tìm). Tất cả các bóng bán dẫn có thể được thay thế bằng các bóng bán dẫn khác (có thể sử dụng KT805 hoặc 819 ở giai đoạn đầu ra). Việc thay thế không quan trọng.
Khuyên bảo: bất cứ ai quyết định “nếm thử” bộ khuếch đại âm thanh tự chế này - hãy sử dụng bóng bán dẫn germanium, chúng cho âm thanh hay hơn (IMHO). Một số phiên bản của bộ khuếch đại này đã được tạo ra, tất cả đều có âm thanh... thần thánh, tôi không thể tìm được từ nào khác.
Công suất của mạch được trình bày không quá 15 watt(cộng trừ), mức tiêu thụ hiện tại là 2 Ampe (đôi khi nhiều hơn một chút). Các bóng bán dẫn ở tầng đầu ra sẽ nóng lên ngay cả khi không gửi tín hiệu đến đầu vào bộ khuếch đại. Một hiện tượng lạ phải không? Nhưng đối với các bộ khuếch đại lớp. À, đây là một hiện tượng hoàn toàn bình thường; dòng điện tĩnh lớn là dấu hiệu đặc trưng của tất cả các mạch đã biết thuộc loại này.
Video cho thấy hoạt động của chính bộ khuếch đại được kết nối với loa. Xin lưu ý rằng video được quay trên điện thoại di động nhưng chất lượng âm thanh có thể được đánh giá theo cách đó. Để kiểm tra bất kỳ bộ khuếch đại nào, bạn chỉ cần nghe một giai điệu - “Fur Elise” của Beethoven. Sau khi bật nó lên, bạn sẽ thấy rõ loại bộ khuếch đại trước mặt mình là gì.
90% bộ khuếch đại vi mạch sẽ không vượt qua bài kiểm tra, âm thanh sẽ bị “nghẽn”, có thể xuất hiện tiếng khò khè và méo tiếng ở tần số cao. Nhưng những điều trên không áp dụng cho mạch của John Linsley, tính siêu tuyến tính của mạch cho phép bạn lặp lại hoàn toàn hình dạng của tín hiệu đầu vào, do đó chỉ thu được mức tăng thuần và sóng hình sin ở đầu ra.
Tôi sẽ nói ngay rằng việc lắp ráp bộ khuếch đại này chỉ được coi là một thử nghiệm, vì chất lượng âm thanh tốt nhất sẽ ngang bằng với các máy thu quét giá rẻ của Trung Quốc. Nếu ai đó muốn chế tạo một bộ khuếch đại công suất thấp với chất lượng âm thanh tốt hơn, hãy sử dụng vi mạch TDA 2822 m , có thể vào link sau:
Loa di động cho máy nghe nhạc hoặc điện thoại trên chip tda2822m
Ảnh thử nghiệm khuếch đại:
Hình dưới đây hiển thị danh sách các bộ phận cần thiết: 
Hầu như bất kỳ bóng bán dẫn lưỡng cực công suất trung bình và cao nào cũng có thể được sử dụng trong mạch n - p - n cấu trúc, ví dụ KT 817. Nên lắp tụ điện màng ở đầu vào, có công suất 0,22 - 1 μF. Một ví dụ về tụ điện phim trong ảnh sau:
Đây là bản vẽ bảng mạch in của chương trình Bố cục Sprint: 
Tín hiệu được lấy từ đầu ra của máy nghe nhạc mp3 hoặc điện thoại, mặt đất và một trong các kênh được sử dụng. Trong hình sau, bạn có thể xem sơ đồ nối dây của phích cắm Jack 3.5 để kết nối với nguồn tín hiệu:
Nếu muốn, bộ khuếch đại này, giống như bất kỳ bộ khuếch đại nào khác, có thể được trang bị bộ điều khiển âm lượng bằng cách kết nối chiết áp 50 KOhm theo mạch tiêu chuẩn, sử dụng 1 kênh:
Song song với nguồn điện, nếu trong nguồn điện sau cầu diode không có tụ điện công suất lớn thì cần lắp đặt chất điện phân 1000 - 2200 μF, có điện áp hoạt động lớn hơn điện áp nguồn của mạch.
Một ví dụ về tụ điện như vậy:
Bạn có thể tải xuống bảng mạch in của bộ khuếch đại trên một bóng bán dẫn cho chương trình chạy nước rút – bố trí trong phần Tệp của tôi trên trang web.
Bạn có thể đánh giá chất lượng âm thanh của bộ khuếch đại này bằng cách xem video về hoạt động của nó trên kênh của chúng tôi.
Nguồn điện phải cung cấp điện áp cung cấp lưỡng cực ổn định hoặc không ổn định ở mức ±45V và dòng điện 5A. Mạch bán dẫn ULF này rất đơn giản, vì tầng đầu ra sử dụng một cặp bóng bán dẫn Darlington bổ sung mạnh mẽ. Theo các đặc tính tham chiếu, các bóng bán dẫn này có thể chuyển đổi dòng điện lên đến 5A ở điện áp tiếp giáp bộ phát-cực thu lên đến 100V.
Mạch ULF được hiển thị trong hình dưới đây.
Tín hiệu yêu cầu khuếch đại thông qua ULF sơ bộ được đưa đến tầng khuếch đại vi sai sơ bộ được xây dựng trên các bóng bán dẫn tổng hợp VT1 và VT2. Việc sử dụng mạch vi sai trong tầng khuếch đại giúp giảm hiệu ứng nhiễu và đảm bảo phản hồi tiêu cực. Điện áp hệ điều hành được cung cấp cho đế của bóng bán dẫn VT2 từ đầu ra của bộ khuếch đại công suất. Phản hồi DC được thực hiện thông qua điện trở R6. Phản hồi về thành phần thay đổi được thực hiện thông qua điện trở R6, nhưng giá trị của nó phụ thuộc vào định mức của chuỗi R7-C3. Nhưng cần lưu ý rằng điện trở R7 tăng quá nhiều sẽ dẫn đến kích thích.
Chế độ vận hành DC được đảm bảo bằng cách chọn điện trở R6. Giai đoạn đầu ra dựa trên bóng bán dẫn Darlington VT3 và VT4 hoạt động ở loại AB. Cần có điốt VD1 và VD2 để ổn định điểm vận hành của tầng đầu ra.
Transitor VT5 được thiết kế để điều khiển tầng đầu ra; đế của nó nhận tín hiệu từ đầu ra của bộ tiền khuếch đại vi sai, cũng như điện áp phân cực không đổi, xác định chế độ vận hành DC của tầng đầu ra.
Tất cả các tụ điện trong mạch phải được thiết kế cho điện áp DC tối đa ít nhất là 100V. Nên lắp các bóng bán dẫn giai đoạn đầu ra trên bộ tản nhiệt có diện tích ít nhất 200 cm vuông
Mạch được xem xét của bộ khuếch đại hai tầng đơn giản được thiết kế để sử dụng với tai nghe hoặc để sử dụng trong các thiết bị đơn giản có chức năng tiền khuếch đại.
Bóng bán dẫn đầu tiên của bộ khuếch đại được kết nối theo mạch phát chung và bóng bán dẫn thứ hai được kết nối với bộ thu chung. Giai đoạn đầu tiên nhằm mục đích khuếch đại tín hiệu cơ bản về mặt điện áp và giai đoạn thứ hai khuếch đại tín hiệu về mặt công suất.
Trở kháng đầu ra thấp của giai đoạn thứ hai của bộ khuếch đại hai giai đoạn, được gọi là bộ theo dõi bộ phát, cho phép bạn kết nối không chỉ tai nghe có trở kháng cao mà còn với các loại bộ chuyển đổi tín hiệu âm thanh khác.
Đây cũng là mạch ULF hai giai đoạn được chế tạo trên hai bóng bán dẫn nhưng có độ dẫn điện ngược nhau. Tính năng chính của nó là kết nối trực tiếp giữa các tầng. Điện áp phân cực OOS được bao phủ thông qua điện trở R3 từ giai đoạn thứ hai truyền đến đế của bóng bán dẫn thứ nhất.
Tụ điện SZ, bỏ qua điện trở R4, làm giảm phản hồi âm trên dòng điện xoay chiều, do đó làm giảm độ lợi của VT2. Bằng cách chọn giá trị của điện trở R3, chế độ hoạt động của bóng bán dẫn được thiết lập.
UMZCH trên hai bóng bán dẫn |
Bộ khuếch đại công suất âm thanh khá nhẹ (UMPA) này có thể được hàn chỉ bằng hai bóng bán dẫn. Với điện áp nguồn 42V DC, công suất đầu ra của bộ khuếch đại đạt 0,25 W ở tải 4 ohm. Mức tiêu thụ hiện tại chỉ là 23 mA. Bộ khuếch đại hoạt động ở chế độ “A” một chu kỳ.
Điện áp tần số thấp từ nguồn tín hiệu tiếp cận bộ điều khiển âm lượng R1. Tiếp theo, thông qua điện trở bảo vệ R3 và tụ điện C1, tín hiệu xuất hiện ở chân đế của bóng bán dẫn lưỡng cực VT1 được nối theo mạch có bộ phát chung. Tín hiệu khuếch đại qua R8 được đưa đến cổng của bóng bán dẫn hiệu ứng trường mạnh VT2, được nối theo mạch với một nguồn chung và tải của nó là cuộn sơ cấp của máy biến áp giảm áp.Một hệ thống đầu động hoặc loa có thể được nối với cuộn thứ cấp của máy biến áp.
Trong cả hai tầng bóng bán dẫn đều có phản hồi âm cục bộ đối với dòng điện một chiều và xoay chiều, cũng như bởi mạch OOS chung.
Nếu điện áp cổng của bóng bán dẫn hiệu ứng trường tăng, điện trở nguồn thoát của kênh của nó giảm và điện áp tại cống của nó giảm. Điều này cũng ảnh hưởng đến mức tín hiệu đi vào bóng bán dẫn lưỡng cực, làm giảm điện áp nguồn cổng.
Cùng với các mạch phản hồi âm cục bộ, chế độ hoạt động của cả hai bóng bán dẫn đều được ổn định ngay cả trong trường hợp có sự thay đổi nhỏ về điện áp nguồn. Độ lợi phụ thuộc vào tỷ số điện trở của điện trở R10 và R7. Diode Zener VD1 được thiết kế để ngăn chặn sự hỏng hóc của bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Tầng khuếch đại tại VT1 được cấp nguồn thông qua bộ lọc RC R12C4. Tụ điện C5 bị tắc trong mạch cấp nguồn.
Bộ khuếch đại có thể được lắp ráp trên một bảng mạch in có kích thước 80x50 mm, trên đó đặt tất cả các phần tử ngoại trừ máy biến áp bước xuống và đầu động
Mạch khuếch đại được điều chỉnh ở điện áp cung cấp mà nó sẽ hoạt động. Để tinh chỉnh, nên sử dụng máy hiện sóng, đầu dò của nó được kết nối với cực thoát của bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Bằng cách áp dụng tín hiệu hình sin có tần số 100 ... 4000 Hz vào đầu vào bộ khuếch đại, bằng cách điều chỉnh điện trở điều chỉnh R5, chúng tôi đảm bảo rằng không có sự biến dạng đáng chú ý của hình sin khi dao động biên độ tín hiệu ở cực thoát bóng bán dẫn như lớn nhất có thể.
Công suất đầu ra của bộ khuếch đại bóng bán dẫn hiệu ứng trường nhỏ, chỉ 0,25 W, điện áp cung cấp từ 42V đến 60V. Điện trở đầu động là 4 ohms.
Tín hiệu âm thanh thông qua điện trở thay đổi R1, sau đó là R3 và điện dung tách C1 được cấp đến tầng khuếch đại trên một bóng bán dẫn lưỡng cực theo mạch phát chung. Tiếp theo, từ bóng bán dẫn này, tín hiệu khuếch đại đi qua điện trở R10 đến bóng bán dẫn hiệu ứng trường.
Cuộn dây sơ cấp của máy biến áp là tải cho bóng bán dẫn hiệu ứng trường và đầu động bốn ohm được nối với cuộn dây thứ cấp. Bằng tỷ số của điện trở R10 và R7, chúng ta đặt mức khuếch đại điện áp. Để bảo vệ bóng bán dẫn đơn cực, một diode zener VD1 đã được thêm vào mạch.
Tất cả các giá trị phần được hiển thị trong sơ đồ. Máy biến áp có thể được sử dụng như TVK110LM hoặc TVK110L2, từ bộ quét khung của TV cũ hoặc tương tự.
UMZCH theo sơ đồ Ageev |
Tôi đã xem qua mạch này trong một số tạp chí radio cũ, ấn tượng về nó là dễ chịu nhất, thứ nhất, mạch đơn giản đến mức ngay cả một người mới làm quen với radio nghiệp dư cũng có thể lắp ráp nó, và thứ hai, với điều kiện là các thành phần hoạt động và lắp ráp là chính xác, nó không cần điều chỉnh.
Nếu bạn quan tâm đến mạch điện này, bạn có thể tìm thấy các chi tiết còn lại về cách lắp ráp nó trên Tạp chí Radio số 8 năm 1982.
ULF bóng bán dẫn chất lượng cao |
Một bộ khuếch đại bóng bán dẫn đơn giản có thể là một công cụ tốt để nghiên cứu các đặc tính của thiết bị. Mạch và thiết kế khá đơn giản, bạn có thể tự làm thiết bị và kiểm tra hoạt động của thiết bị, đo đạc tất cả các thông số. Nhờ các bóng bán dẫn hiệu ứng trường hiện đại, người ta có thể tạo ra một bộ khuếch đại micro thu nhỏ từ ba phần tử theo đúng nghĩa đen. Và kết nối nó với máy tính cá nhân để cải thiện các thông số ghi âm. Và những người đối thoại trong cuộc trò chuyện sẽ nghe thấy bài phát biểu của bạn tốt hơn và rõ ràng hơn nhiều.
Đặc tính tần số
Bộ khuếch đại tần số thấp (âm thanh) được tìm thấy trong hầu hết các thiết bị gia dụng - hệ thống âm thanh nổi, tivi, radio, máy ghi âm và thậm chí cả máy tính cá nhân. Nhưng cũng có những bộ khuếch đại RF dựa trên bóng bán dẫn, đèn và vi mạch. Sự khác biệt giữa chúng là ULF cho phép bạn chỉ khuếch đại tín hiệu ở tần số âm thanh mà tai người cảm nhận được. Bộ khuếch đại âm thanh bán dẫn cho phép bạn tái tạo tín hiệu có tần số trong khoảng từ 20 Hz đến 20.000 Hz.
Do đó, ngay cả thiết bị đơn giản nhất cũng có thể khuếch đại tín hiệu trong phạm vi này. Và nó thực hiện điều này một cách đồng đều nhất có thể. Độ lợi phụ thuộc trực tiếp vào tần số của tín hiệu đầu vào. Đồ thị của các đại lượng này gần như là một đường thẳng. Nếu đưa tín hiệu có tần số ngoài dải vào đầu vào bộ khuếch đại, chất lượng hoạt động và hiệu suất của thiết bị sẽ nhanh chóng giảm xuống. Theo quy luật, các tầng ULF được lắp ráp bằng cách sử dụng các bóng bán dẫn hoạt động ở dải tần số thấp và trung bình.
Các lớp hoạt động của bộ khuếch đại âm thanh
Tất cả các thiết bị khuếch đại được chia thành nhiều loại, tùy thuộc vào mức độ dòng điện chạy qua tầng trong thời gian hoạt động:
- Loại “A” - dòng điện chạy không ngừng trong suốt thời gian hoạt động của tầng khuếch đại.
- Ở loại công việc "B" dòng điện chạy trong nửa chu kỳ.
- Lớp “AB” chỉ ra rằng dòng điện chạy qua tầng khuếch đại trong thời gian bằng 50-100% thời gian.
- Ở chế độ “C”, dòng điện chạy trong thời gian chưa đến một nửa thời gian hoạt động.
- Chế độ ULF “D” đã được sử dụng trong hoạt động vô tuyến nghiệp dư khá gần đây - cách đây hơn 50 năm. Trong hầu hết các trường hợp, các thiết bị này được triển khai trên cơ sở các yếu tố kỹ thuật số và có hiệu suất rất cao - trên 90%.
Sự hiện diện của biến dạng trong các loại bộ khuếch đại tần số thấp khác nhau
Vùng làm việc của bộ khuếch đại bóng bán dẫn loại “A” được đặc trưng bởi các biến dạng phi tuyến khá nhỏ. Nếu tín hiệu đến tạo ra các xung điện áp cao hơn, điều này sẽ khiến các bóng bán dẫn trở nên bão hòa. Trong tín hiệu đầu ra, những tín hiệu cao hơn bắt đầu xuất hiện gần mỗi sóng hài (tối đa 10 hoặc 11). Do đó, âm thanh kim loại xuất hiện, đặc trưng chỉ có ở bộ khuếch đại bóng bán dẫn.
Nếu nguồn điện không ổn định, tín hiệu đầu ra sẽ được mô hình hóa ở biên độ gần tần số mạng. Âm thanh sẽ trở nên gay gắt hơn ở phía bên trái của đáp ứng tần số. Nhưng khả năng ổn định nguồn điện của bộ khuếch đại càng tốt thì thiết kế của toàn bộ thiết bị càng phức tạp. ULF hoạt động ở lớp “A” có hiệu suất tương đối thấp - dưới 20%. Nguyên nhân là vì bóng bán dẫn liên tục mở và dòng điện chạy qua nó liên tục.
Để tăng hiệu quả (dù chỉ một chút), bạn có thể sử dụng mạch kéo đẩy. Một nhược điểm là nửa sóng của tín hiệu đầu ra trở nên không đối xứng. Nếu bạn chuyển từ lớp “A” sang “AB”, độ biến dạng phi tuyến sẽ tăng gấp 3-4 lần. Nhưng hiệu suất của toàn bộ mạch thiết bị vẫn sẽ tăng lên. Các lớp ULF “AB” và “B” đặc trưng cho sự gia tăng độ méo khi mức tín hiệu ở đầu vào giảm. Nhưng ngay cả khi bạn tăng âm lượng, điều này sẽ không giúp loại bỏ hoàn toàn những khuyết điểm.
Làm việc ở các lớp trung cấp
Mỗi lớp có nhiều loại. Ví dụ: có một loại bộ khuếch đại “A+”. Trong đó, các bóng bán dẫn đầu vào (điện áp thấp) hoạt động ở chế độ “A”. Tuy nhiên, các thiết bị điện áp cao được lắp đặt ở giai đoạn đầu ra hoạt động ở chế độ “B” hoặc “AB”. Những bộ khuếch đại như vậy tiết kiệm hơn nhiều so với những bộ khuếch đại hoạt động ở hạng “A”. Có số lượng biến dạng phi tuyến thấp hơn đáng kể - không cao hơn 0,003%. Kết quả tốt hơn có thể đạt được bằng cách sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực. Nguyên lý hoạt động của bộ khuếch đại dựa trên các phần tử này sẽ được thảo luận dưới đây.
Nhưng vẫn có một số lượng lớn các sóng hài cao hơn trong tín hiệu đầu ra, khiến âm thanh trở nên đặc trưng của kim loại. Ngoài ra còn có các mạch khuếch đại hoạt động ở cấp “AA”. Ở họ, độ biến dạng phi tuyến thậm chí còn ít hơn - lên tới 0,0005%. Nhưng nhược điểm chính của bộ khuếch đại bóng bán dẫn vẫn tồn tại - âm thanh kim loại đặc trưng.
Những thiết kế “thay thế”
Điều này không có nghĩa là chúng có thể thay thế, nhưng một số chuyên gia tham gia thiết kế và lắp ráp bộ khuếch đại để tái tạo âm thanh chất lượng cao ngày càng thích thiết kế dạng ống hơn. Bộ khuếch đại ống có những ưu điểm sau:
- Mức độ méo phi tuyến rất thấp trong tín hiệu đầu ra.
- Có ít sóng hài cao hơn so với thiết kế bóng bán dẫn.
Nhưng có một nhược điểm rất lớn lớn hơn tất cả những ưu điểm - bạn chắc chắn cần phải cài đặt một thiết bị để phối hợp. Thực tế là giai đoạn ống có điện trở rất cao - vài nghìn Ohms. Nhưng điện trở cuộn dây của loa là 8 hoặc 4 Ohms. Để phối hợp chúng, bạn cần cài đặt một máy biến áp.
Tất nhiên, đây không phải là nhược điểm quá lớn - cũng có những thiết bị bán dẫn sử dụng máy biến áp để phù hợp với tầng đầu ra và hệ thống loa. Một số chuyên gia cho rằng mạch hiệu quả nhất là mạch lai - sử dụng bộ khuếch đại một đầu không bị ảnh hưởng bởi phản hồi tiêu cực. Hơn nữa, tất cả các tầng này hoạt động ở chế độ ULF lớp “A”. Nói cách khác, bộ khuếch đại công suất trên bóng bán dẫn được sử dụng làm bộ lặp.
Hơn nữa, hiệu suất của các thiết bị như vậy khá cao - khoảng 50%. Nhưng bạn không nên chỉ tập trung vào các chỉ số hiệu suất và công suất - chúng không cho biết chất lượng tái tạo âm thanh cao của bộ khuếch đại. Tính tuyến tính của các đặc tính và chất lượng của chúng quan trọng hơn nhiều. Vì vậy, bạn cần chú ý chủ yếu đến họ chứ không phải quyền lực.
Mạch ULF một đầu trên bóng bán dẫn
Bộ khuếch đại đơn giản nhất, được chế tạo theo mạch phát chung, hoạt động ở lớp “A”. Mạch sử dụng phần tử bán dẫn có cấu trúc n-p-n. Một điện trở R3 được lắp vào mạch thu, hạn chế dòng điện. Mạch thu được nối với dây nguồn dương và mạch phát được nối với dây âm. Nếu bạn sử dụng bóng bán dẫn có cấu trúc p-n-p thì mạch sẽ giống hệt nhau, bạn chỉ cần thay đổi cực tính.
Sử dụng tụ tách C1, có thể tách tín hiệu đầu vào xoay chiều khỏi nguồn dòng điện một chiều. Trong trường hợp này, tụ điện không phải là vật cản đối với dòng điện xoay chiều dọc theo đường đi của cực phát. Điện trở trong của điểm nối đế cực phát cùng với điện trở R1 và R2 đại diện cho bộ chia điện áp cung cấp đơn giản nhất. Thông thường, điện trở R2 có điện trở 1-1,5 kOhm - giá trị tiêu biểu nhất cho các mạch như vậy. Trong trường hợp này, điện áp cung cấp được chia đôi. Và nếu bạn cấp nguồn cho mạch có điện áp 20 Vôn, bạn có thể thấy giá trị của mức tăng dòng điện h21 sẽ là 150. Cần lưu ý rằng bộ khuếch đại HF trên bóng bán dẫn được chế tạo theo các mạch tương tự, chỉ khác là chúng hoạt động một hơi khác một chút.
Trong trường hợp này, điện áp bộ phát là 9 V và mức giảm ở phần “E-B” của mạch là 0,7 V (điển hình cho các bóng bán dẫn trên tinh thể silicon). Nếu chúng ta xem xét một bộ khuếch đại dựa trên bóng bán dẫn germani, thì trong trường hợp này độ sụt điện áp trong phần “E-B” sẽ bằng 0,3 V. Dòng điện trong mạch thu sẽ bằng dòng điện chạy trong bộ phát. Bạn có thể tính toán nó bằng cách chia điện áp bộ phát cho điện trở R2 - 9V/1 kOhm = 9 mA. Để tính giá trị của dòng điện cơ sở, bạn cần chia 9 mA cho mức tăng h21 - 9 mA/150 = 60 μA. Thiết kế ULF thường sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực. Nguyên lý hoạt động của nó khác với nguyên lý hoạt động ngoài hiện trường.
Trên điện trở R1, bây giờ bạn có thể tính giá trị sụt giảm - đây là sự khác biệt giữa điện áp cơ sở và điện áp nguồn. Trong trường hợp này, điện áp cơ sở có thể được tìm thấy bằng công thức - tổng các đặc tính của bộ phát và quá trình chuyển đổi “E-B”. Khi được cấp nguồn từ nguồn 20 Volt: 20 - 9,7 = 10,3. Từ đây bạn có thể tính giá trị điện trở R1 = 10,3 V/60 μA = 172 kOhm. Mạch chứa điện dung C2, cần thiết để thực hiện một mạch mà thành phần xoay chiều của dòng phát có thể đi qua.
Nếu không lắp tụ C2 thì thành phần biến đổi sẽ rất hạn chế. Do đó, bộ khuếch đại âm thanh dựa trên bóng bán dẫn như vậy sẽ có mức tăng dòng điện rất thấp h21. Cần phải chú ý đến thực tế là trong các tính toán trên, dòng cơ sở và dòng thu được coi là bằng nhau. Hơn nữa, dòng điện cơ sở được coi là dòng điện chạy vào mạch từ bộ phát. Nó chỉ xảy ra nếu điện áp phân cực được đặt vào đầu ra cơ bản của bóng bán dẫn.
Nhưng cần phải tính đến rằng dòng rò của bộ thu hoàn toàn luôn chạy qua mạch cơ sở, bất kể sự hiện diện của độ lệch. Trong các mạch phát thông thường, dòng rò được khuếch đại ít nhất 150 lần. Nhưng thông thường giá trị này chỉ được tính đến khi tính toán các bộ khuếch đại dựa trên bóng bán dẫn germanium. Trong trường hợp sử dụng silicon, trong đó dòng điện của mạch “K-B” rất nhỏ, giá trị này đơn giản bị bỏ qua.
Bộ khuếch đại dựa trên bóng bán dẫn MOS
Bộ khuếch đại bóng bán dẫn hiệu ứng trường hiển thị trong sơ đồ có nhiều điểm tương tự. Trong đó có việc sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực. Do đó, chúng ta có thể xem xét, như một ví dụ tương tự, thiết kế của bộ khuếch đại âm thanh được lắp ráp theo mạch có bộ phát chung. Bức ảnh cho thấy một mạch được thực hiện theo một mạch nguồn chung. Các kết nối R-C được lắp ráp trên các mạch đầu vào và đầu ra để thiết bị hoạt động ở chế độ bộ khuếch đại lớp “A”.
Dòng điện xoay chiều từ nguồn tín hiệu được tách khỏi điện áp nguồn trực tiếp bằng tụ C1. Bộ khuếch đại bóng bán dẫn hiệu ứng trường nhất thiết phải có điện thế cổng thấp hơn cùng đặc tính nguồn. Trong sơ đồ hiển thị, cổng được kết nối với dây chung thông qua điện trở R1. Điện trở của nó rất cao - điện trở 100-1000 kOhm thường được sử dụng trong các thiết kế. Điện trở lớn như vậy được chọn để tín hiệu đầu vào không bị lệch.
Điện trở này hầu như không cho dòng điện đi qua, do đó điện thế cổng (trong trường hợp không có tín hiệu ở đầu vào) bằng điện thế của mặt đất. Tại nguồn, điện thế cao hơn mặt đất chỉ do sụt áp trên điện trở R2. Từ đó có thể thấy rõ cổng có điện thế thấp hơn nguồn. Và đây chính xác là những gì cần thiết cho hoạt động bình thường của bóng bán dẫn. Cần phải chú ý đến thực tế là C2 và R3 trong mạch khuếch đại này có cùng mục đích như trong thiết kế đã thảo luận ở trên. Và tín hiệu đầu vào được dịch chuyển so với tín hiệu đầu ra 180 độ.
ULF với máy biến áp ở đầu ra
Bạn có thể tự tay làm một bộ khuếch đại như vậy để sử dụng tại nhà. Nó được thực hiện theo sơ đồ hoạt động trong lớp “A”. Thiết kế giống như những thiết kế đã thảo luận ở trên - với một bộ phát chung. Một đặc điểm là bạn cần sử dụng máy biến áp để khớp. Đây là nhược điểm của bộ khuếch đại âm thanh dựa trên bóng bán dẫn như vậy.
Mạch thu của bóng bán dẫn được tải bởi cuộn sơ cấp, cuộn này phát triển tín hiệu đầu ra được truyền qua cuộn thứ cấp đến loa. Một bộ chia điện áp được lắp ráp trên các điện trở R1 và R3, cho phép bạn chọn điểm làm việc của bóng bán dẫn. Mạch này cung cấp điện áp phân cực cho đế. Tất cả các thành phần khác có cùng mục đích như các mạch đã thảo luận ở trên.
Bộ khuếch đại âm thanh kéo đẩy
Không thể nói rằng đây là một bộ khuếch đại bóng bán dẫn đơn giản, vì hoạt động của nó phức tạp hơn một chút so với những gì đã thảo luận trước đó. Trong ULF kéo đẩy, tín hiệu đầu vào được chia thành hai nửa sóng, khác pha. Và mỗi nửa sóng này được khuếch đại bởi tầng riêng của nó, được tạo ra trên một bóng bán dẫn. Sau khi mỗi nửa sóng được khuếch đại, cả hai tín hiệu sẽ được kết hợp và gửi đến loa. Những biến đổi phức tạp như vậy có thể gây ra méo tín hiệu, vì đặc tính động và tần số của hai bóng bán dẫn, thậm chí cùng loại, sẽ khác nhau.
Kết quả là chất lượng âm thanh ở đầu ra amply bị giảm đáng kể. Khi bộ khuếch đại kéo đẩy hoạt động ở lớp “A”, không thể tái tạo tín hiệu phức tạp với chất lượng cao. Nguyên nhân là do dòng điện tăng liên tục chạy qua vai của bộ khuếch đại, các nửa sóng không đối xứng và xảy ra hiện tượng méo pha. Âm thanh trở nên khó hiểu hơn và khi bị làm nóng, độ méo tín hiệu càng tăng lên, đặc biệt là ở tần số thấp và cực thấp.
ULF không biến áp
Bộ khuếch đại âm trầm dựa trên bóng bán dẫn được chế tạo bằng máy biến áp, mặc dù thực tế là thiết kế có thể có kích thước nhỏ nhưng vẫn không hoàn hảo. Máy biến áp vẫn nặng và cồng kềnh, vì vậy tốt hơn hết bạn nên loại bỏ chúng. Một mạch được chế tạo trên các phần tử bán dẫn bổ sung có độ dẫn điện khác nhau hóa ra lại hiệu quả hơn nhiều. Hầu hết các ULF hiện đại đều được chế tạo chính xác theo các sơ đồ như vậy và hoạt động ở lớp “B”.
Hai bóng bán dẫn mạnh mẽ được sử dụng trong thiết kế hoạt động theo mạch theo dõi bộ phát (bộ thu chung). Trong trường hợp này, điện áp đầu vào được truyền đến đầu ra mà không bị mất hoặc tăng. Nếu không có tín hiệu ở đầu vào thì các bóng bán dẫn sắp bật nhưng vẫn bị tắt. Khi tín hiệu hài được đưa vào đầu vào, bóng bán dẫn thứ nhất sẽ mở ra với nửa sóng dương và bóng bán dẫn thứ hai lúc này ở chế độ cắt.
Do đó, chỉ có nửa sóng dương mới có thể đi qua tải. Nhưng cực âm sẽ mở bóng bán dẫn thứ hai và tắt hoàn toàn bóng bán dẫn thứ nhất. Trong trường hợp này, chỉ có nửa sóng âm xuất hiện trong tải. Kết quả là tín hiệu được khuếch đại trong nguồn sẽ xuất hiện ở đầu ra của thiết bị. Mạch khuếch đại sử dụng bóng bán dẫn như vậy khá hiệu quả và có thể đảm bảo hoạt động ổn định và tái tạo âm thanh chất lượng cao.
Mạch ULF trên một bóng bán dẫn
Sau khi nghiên cứu tất cả các tính năng được mô tả ở trên, bạn có thể tự tay lắp ráp bộ khuếch đại bằng cách sử dụng một đế phần tử đơn giản. Bóng bán dẫn có thể được sử dụng KT315 trong nước hoặc bất kỳ chất tương tự nước ngoài nào của nó - ví dụ BC107. Để tải, bạn cần sử dụng tai nghe có điện trở 2000-3000 Ohms. Một điện áp phân cực phải được đặt vào đế của bóng bán dẫn thông qua điện trở 1 MΩ và tụ điện tách 10 μF. Mạch có thể được cấp nguồn từ nguồn có điện áp 4,5-9 Volts, dòng điện 0,3-0,5 A.
Nếu điện trở R1 không được kết nối thì sẽ không có dòng điện trong đế và bộ thu. Nhưng khi được kết nối, điện áp đạt mức 0,7 V và cho phép dòng điện khoảng 4 μA chạy qua. Trong trường hợp này, mức tăng hiện tại sẽ vào khoảng 250. Từ đây, bạn có thể thực hiện một phép tính đơn giản về bộ khuếch đại bằng cách sử dụng bóng bán dẫn và tìm ra dòng điện thu - hóa ra là bằng 1 mA. Sau khi lắp ráp mạch khuếch đại bóng bán dẫn này, bạn có thể kiểm tra nó. Kết nối tải với đầu ra - tai nghe.
Chạm ngón tay vào đầu vào bộ khuếch đại - sẽ xuất hiện tiếng ồn đặc trưng. Nếu nó không có ở đó thì rất có thể cấu trúc đã được lắp ráp không chính xác. Kiểm tra kỹ tất cả các kết nối và xếp hạng phần tử. Để phần trình diễn rõ ràng hơn, hãy kết nối nguồn âm thanh với đầu vào ULF - đầu ra từ đầu phát hoặc điện thoại. Nghe nhạc và đánh giá chất lượng âm thanh.
