Простой однотактный усилитель на прямонакальных триодах. Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах Усилитель на TDA7294 по мостовой схеме

Полностью завершил работу над постройкой лампового усилителя собственной конструкции.
Однотактник без ООС с прямонакальными триодами 2А3 в выходном каскаде.
Мощность усилителя 2.5 Ватт/канал.

Это мой первый проект, как сейчас принято выражаться, реализованный от начала до конца:
начиная от расчета рабочих режимов и выбора схемы подключения ламп до организации "подкапотного" пространства, подбора типов деталей и непосредственно монтажа и пайки

Предыстория

Сказано — сделано. Трансформаторы прибыли (7кг, а не 3 за пару как указано на сайте продавца) и тут пришлось констатироваить крайне неутешительный факт: размер трансформаторов слишком велик, чтобы их разместить на небольшом стальном шасси моего STA45. Именно наличие больших и качественных трансформаторов подтолкнуло меня к мысли не переделывать маленький пентодный усилитель, а построить новый усилитель на настоящем триоде в выходном каскаде.

Выбор ламп и схема

Испробовал несколько режимов, в том числе интересный по звуку 272V анод-катод и 51V смешения (выпуклый и динамичный звук), но из-за граничного значения рассеяния на аноде — более 15 Ватт — я остановился на щадящем режиме 224V анод-катод и 40V смещения . В этом режиме на аноде рассеивается около 11W и на выходе дает около 2.5W на канал, чего вполне достаточно для озвучивания комнаты в 17 кв.м.Теплое сбалансированное, я бы даже сказал деликатное звучание — что еще нужно от триодного маломощного усилителя.

При выборе лампы для драйвера ничего не оставалось как последовать традициям классического лампостроения и выбрать малоточный триод с высоким коэффициентом усиления, например 6SN7 или 6SL7. Поначалу я не хотел изобретать чего-то особого и решил взять в качестве драйвера схему J.C.Morrison`а из его «Fi Primer» . Это два каскада на половинках триода 6SN7 с непосредственной связью, казалось бы оптимальное решение — одним конденсатором меньше, но отмакетировав я получил высокий уровень искажений. Надо отметить, что еще до сборки я пересчитал режимы каскадов и у меня не получились те значения, что предлагает J.C.Morrison в своем примере, но тем не менее я решил попробовать. Уже позже на англоязычных форумах я нашел рапорты об ошибке в этой схеме, известной также как Sun Audio SV-2A3.

В итоге я решил переделать драйверный каскад, превратив его в SRPP каскад на половинках триода 6SL7 (известной в нашей стране больше как 6H9C). Поизучав варианты различных подключений я выбрал SRPP с подкючением нагрузки на верхний вывод катодного резистора верхнего триода (по схеме нижняя точка R5). Именно в этом подключении каскад работает как настоящий push-pull усилитель. Изюминкой каскада является на первый взгляд лишний резиcтор R6. Его назначение выравнить токи, проходящие через верхнюю и нижнюю половинку триода. Формулу для расчета его величины я взял на сайте журнала TubeCad.

Именно такая реализация SRPP позволяет получить на выходе каскада максимальное усиление сигнала с наименьшим коэффициентом нелинейных искажений, именно такое включение позволяет получить драйверный каскад с небольшим значением выходного сопротивления.
Далее следует сказать несколько слов о блоке питания.

Блок питания

Конструкция

Все остальные детали я расположил с обратной стороны крышки, используя навесной монтаж. Я использовал принцип "от точки к точки", в этом мне помогли лепестковые бакелитовые панельки.
При выборе вариантов компоновки и размещения каскадов я поступился эстетическими принципами в пользу прагматических разместив входной каскад сзади, а выходной спереди (обычно делают наоборот). Такое размещение позволило мне использовать короткие провода от входных разъемов к потенциометру — который размещается рядом с входным каскадом, применив при этом неэкранированную моножилу Kimber. Ручку потенциометра я удлинил штангой так, чтобы регулятор громкости расположить традиционно на лицевой панели усилителя. Блок питания и выходные трансформаторы расположены как можно дальше друг от друга. Все цепи переменного и постоянного токов старался разнести друг от друга, а в случае их пересечения разместить под углом 90 градусов. Накальные цепи сделаны естественно витым проводом.

Заземление

В качестве шины я использовал медный проводник без изоляции сечением 2мм.
Этого вполне достаточно. При диаметере большего сечения возникнут проблемы с пайкой, так как прогреть (без перегрева) такой проводник будет уже сложно.

Шина проходит через весь усилитель — от блока питания до входных разъемов, где присоединена к шасси (в одной точке). "Земли" каждого из каскадов собраны преимущественно в мини-звезды и уже потом подсоединены к шине.
Таких точек три:

Отдельные благодарности участникам этого сообщества, а именно.

Введение

1. без ООС, так называемый вариант «0-NFB» (zero negative feed back)
2. чистый класс А
3. однотактный

Нельсон Пасс (Nelson Pass) проделал огромную работу в этом направлении при строительстве своего усилителя «Zen», но я решил пойти еще дальше! Я построю «Усилитель Без Деталей» - Zero Component Amplifier (ZCA).

Думаете, я пытался найти Священный Грааль в усилительной схемотехнике, этакий прямой кусок серебрянного провода, дающий чистое усиление без искажений?

Class-A 2SK1058 MOSFET Amplifier

Один канальный полевой униполярный МОП-транзистор, пригодный для аудио, парочка резисторов и конденсаторов, и конечно же умощненный хорошо «профильтрованный» блок питанния. Схема такого усилителя представлена на рис. 1.

Рис. 1: Схема однотактного усилителя класса A на MOSFET-е

Применен полевик 2SK1058 от Hitachi. Это N-канальный MOSFET. Внутренняя схема и распиновка для 2SK1058 представлена на рис. 2.

Рис. 2: Hitachi 2SK1058 N-Channel MOSFET

Я использовал конденсаторы Sprague Semiconductor Group во входных цепях и большие электролиты на выходе с «бутербродом» из полиэстерного конденсатора на 10 мф. Все резисторы, если не указано иначе, на 0,5 Ватт. Четыре 10-ти Ваттных проволочных резистора работают в качестве нагрузки. Внимание, эти резисторы рассеивают около 30 Ватт и становятся чрезвычайно горячими даже при простое усилителя. Да, это класс А, а низкий КПД - расплата. Он съедает 60 Ватт, чтобы выдать ок. 5Вт! Мне пришлось использовать мощный и качественный радиатор с эффективным теплоотведением (0.784 °C/Ватт).

Фото 1: Печатная плата усилителя в сборе

Блок питания усилителя

Рис. 3: Схема блока питания

Фото 2: Усилитель в сборе

Фото 3: Усилитель в сборе, вид сзади

Наладка усилителя

Звучание

Для работы с усилителем требуется высокочувствительная, эффективная аккустика, т. к. он выдаёт ок. 5 Ватт RMS (и до 15 Ватт на пиках, что я ясно наблюдал на экране осциллографа). Передача басса оказалась значительно лучшей, чем можно было ожидать от такого решения. Усилитель с легкостью раскачивает мои 12-ти дюймовые трех-полосные колонки.

Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука.

Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10... 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.

Простой усилитель на одном транзисторе

Простейший УНЧ, выполненный по схеме с общим эмиттером, показан на рис. 1. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль. Допустимое напряжение питания для этого усилителя 3...12 В.

Величину резистора смещения R1 (десятки кОм) желательно определить экспериментально, поскольку его оптимальная величина зависит от напряжения питания усилителя, сопротивления телефонного капсюля, коэффициента передачи конкретного экземпляра транзистора.

Рис. 1. Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конденсатор и резистор.

Для выбора начального значения резистора R1 следует учесть, что его величина примерно в сто и более раз должна превышать сопротивление, включенное в цепь нагрузки. Для подбора резистора смещения рекомендуется последовательно включить постоянный резистор сопротивлением 20...30 кОм и переменный сопротивлением 100... 1000 кОм, после чего, подав на вход усилителя звуковой сигнал небольшой амплитуды, например, от магнитофона или плеера, вращением ручки переменного резистора добиться наилучшего качества сигнала при наибольшей его громкости.

Величина емкости переходного конденсатора С1 (рис. 1) может находиться в пределах от 1 до 100 мкФ: чем больше величина этой емкости, тем более низкие частоты может усиливать УНЧ. Для освоения техники усиления низких частот рекомендуется поэкспериментировать с подбором номиналов элементов и режимов работы усилителей (рис. 1 - 4).

Улучшениые варианты однотранзисторного усилителя

Усложненные и улучшенные по сравнению со схемой на рис. 1 схемы усилителей приведены на рис. 2 и 3. В схеме на рис. 2 каскад усиления дополнительно содержит цепочку частотнозависимой отрицательной обратной связи (резистор R2 и конденсатор С2), улучшающей качество сигнала.

Рис. 2. Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи.

Рис. 3. Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора.

Рис. 4. Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора.

В схеме на рис. 3 смещение на базу транзистора задано более «жестко» с помощью делителя, что улучшает качество работы усилителя при изменении условий его эксплуатации. «Автоматическая» установка смещения на базе усилительного транзистора применена в схеме на рис. 4.

Двухкаскадный усилитель на транзисторах

Соединив последовательно два простейших каскада усиления (рис. 1), можно получить двухкаскадный УНЧ (рис. 5). Усиление такого усилителя равно произведению коэффициентов усиления отдельно взятых каскадов. Однако получить большое устойчивое усиление при последующем наращивании числа каскадов нелегко: усилитель скорее всего самовозбудится.

Рис. 5. Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ.

Новые разработки усилителей НЧ, схемы которых часто приводят на страницах журналов последних лет, преследуют цель достижения минимального коэффициента нелинейных искажений, повышения выходной мощности, расширения полосы усиливаемых частот и т.д.

В то же время, при наладке различных устройств и проведении экспериментов зачастую необходим несложный УНЧ, собрать который можно за несколько минут. Такой усилитель должен содержать минимальное число дефицитных элементов и работать в широком интервале изменения напряжения питания и сопротивления нагрузки.

Схема УНЧ на полевом и кремниевом транзисторах

Схема простого усилителя мощности НЧ с непосредственной связью между каскадами приведена на рис. 6 [Рл 3/00-14]. Входное сопротивление усилителя определяется номиналом потенциометра R1 и может изменяться от сотен Ом до десятков МОм. На выход усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением от 2...4 до 64 Ом и выше.

При высокоомной нагрузке в качестве VT2 можно использовать транзистор КТ315. Усилитель работоспособен в диапазоне питающих напряжений от 3 до 15 В, хотя приемлемая работоспособность его сохраняется и при снижении напряжения питания вплоть до 0,6 В.

Емкость конденсатора С1 может быть выбрана в пределах от 1 до 100 мкФ. В последнем случае (С1 =100 мкФ) УНЧ может работать в полосе частот от 50 Гц до 200 кГц и выше.

Рис. 6. Схема простого усилителя низкой частоты на двух транзисторах.

Амплитуда входного сигнала УНЧ не должна превышать 0,5...0,7 В. Выходная мощность усилителя может изменяться от десятков мВт до единиц Вт в зависимости от сопротивления нагрузки и величины питающего напряжения.

Настройка усилителя заключается в подборе резисторов R2 и R3. С их помощью устанавливают напряжение на стоке транзистора VT1, равное 50...60% от напряжения источника питания. Транзистор VT2 должен быть установлен на теплоотводя-щей пластине (радиаторе).

Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью

На рис. 7 показана схема другого внешне простого УНЧ с непосредственными связями между каскадами. Такого рода связь улучшает частотные характеристики усилителя в области нижних частот, схема в целом упрощается.

Рис. 7. Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами.

В то же время настройка усилителя осложняется тем, что каждое сопротивление усилителя приходится подбирать в индивидуальном порядке. Ориентировочно соотношение резисторов R2 и R3, R3 и R4, R4 и R BF должно быть в пределах (30...50) к 1. Резистор R1 должен быть 0,1...2 кОм. Расчет усилителя, приведенного на рис. 7, можно найти в литературе, например, [Р 9/70-60].

Схемы каскадных УНЧ на биполярных транзисторах

На рис. 8 и 9 показаны схемы каскодных УНЧ на биполярных транзисторах. Такие усилители имеют довольно высокий коэффициент усиления Ку. Усилитель на рис. 8 имеет Ку=5 в полосе частот от 30 Гц до 120 кГц [МК 2/86-15]. УНЧ по схеме на рис. 9 при коэффициенте гармоник менее 1% имеет коэффициент усиления 100 [РЛ 3/99-10].

Рис. 8. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 5.

Рис. 9. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 100.

Экономичный УНЧ на трех транзисторах

Для портативной радиоэлектронной аппаратуры важным параметром является экономичность УНЧ. Схема такого УНЧ представлена на рис. 10 [РЛ 3/00-14]. Здесь использовано каскадное включение полевого транзистора VT1 и биполярного транзистора VT3, причем транзистор VT2 включен таким образом, что стабилизирует рабочую точку VT1 и VT3.

При увеличении входного напряжения этот транзистор шунтирует переход эмиттер — база VT3 и уменьшает значение тока, протекающего через транзисторы VT1 и VT3.

Рис. 10. Схема простого экономичного усилителя НЧ на трех транзисторах.

Как и в приведенной выше схеме (см. рис. 6), входное сопротивление этого УНЧ можно задавать в пределах от десятков Ом до десятков МОм. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль, например, ТК-67 или ТМ-2В. Телефонный капсюль, подключаемый при помощи штекера, может одновременно служить выключателем питания схемы.

Напряжение питания УНЧ составляет от 1,5 до 15 В, хотя работоспособность устройства сохраняется и при снижении питающего напряжения до 0,6 В. В диапазоне напряжения питания 2... 15 В потребляемый усилителем ток описывается выражением:

1(мкА) = 52 + 13*(Uпит)*(Uпит),

где Uпит - напряжение питания в Вольтах (В).

Если отключить транзистор VT2, потребляемый устройством ток увеличивается на порядок.

Двухкаскадные УНЧ с непосредственной связью между каскадами

Примерами УНЧ с непосредственными связями и минимальным подбором режима работы являются схемы, приведенные на рис. 11 - 14. Они имеют высокий коэффициент усиления и хорошую стабильность.

Рис. 11. Простой двухкаскадный УНЧ для микрофона (низкий уровень шумов, высокий КУ).

Рис. 12. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315.

Рис. 13. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315 - вариант 2.

Микрофонный усилитель (рис. 11) характеризуется низким уровнем собственных шумов и высоким коэффициентом усиления [МК 5/83-XIV]. В качестве микрофона ВМ1 использован микрофон электродинамического типа.

В роли микрофона может выступать и телефонный капсюль. Стабилизация рабочей точки (начального смещения на базе входного транзистора) усилителей на рис. 11 - 13 осуществляется за счет падения напряжения на эмиттерном сопротивлении второго каскада усиления.

Рис. 14. Двухкаскадный УНЧ с полевым транзистором.

Усилитель (рис. 14), имеющий высокое входное сопротивление (порядка 1 МОм), выполнен на полевом транзисторе VT1 (истоковый повторитель) и биполярном — VT2 (с общим).

Каскадный усилитель низкой частоты на полевых транзисторах, также имеющий высокое входное сопротивление, показан на рис. 15.

Рис. 15. схема простого двухкаскадного УНЧ на двух полевых транзисторах.

Схемы УНЧ для работы с низкоОмной нагрузкой

Типовые УНЧ, предназначенные для работы на низкоомную нагрузку и имеющие выходную мощность десятки мВт и выше, изображены на рис. 16, 17.

Рис. 16. Простой УНЧ для работы с включением нагрузки с низким сопротивлением.

Электродинамическая головка ВА1 может быть подключена к выходу усилителя, как показано на рис. 16, либо в диагональ моста (рис. 17). Если источник питания выполнен из двух последовательно соединенных батарей (аккумуляторов), правый по схеме вывод головки ВА1 может быть подключен к их средней точки напрямую, без конденсаторов СЗ, С4.

Рис. 17. Схема усилителя низкой частоты с включением низкоомной нагрузки в диагональ моста.

Если вам нужна схема простого лампового УНЧ то такой усилитель можно собрать даже на одной лампе, смотрите у нас на сайте по электронике в соответствующем разделе.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Исправления в публикации: на рис. 16 и 17 вместо диода Д9 установлена цепочка из диодов.

Усилитель на TDA7377.
Стерео 2х12 Ватт + сабвуфер 37 Ватт.

Как вы уже поняли из названия статьи, данный усилитель имеет два канала мощностью по 12 Ватт каждый, и один канал сабвуфера мощностью 37 Ватт. Схема включает в себя блок питания (понижающий трансформатор на схеме не указан), предварительный усилитель на микросхеме IC1 (LM4558N) , НЧ-фильтр для канала сабвуфера (IC3 - LM4558N), усилитель мощности IC2 (TDA7377).

Рассмотрим принципиальную схему усилителя 2.1 на TDA7377:

На рисунке выше так же представлена схема блока питания усилителя. Напряжением V+ запитана только микросхема оконечного усилителя мощности, микросхемы предварительного усилителя и НЧ-фильтра для канала сабвуфера питаются от +12 Вольт интегрального стабилизатора 7812.

Резистором Р1 регулируется громкость.

Резистором Р2 осуществляется регулировка баланса между каналами. Если регулировка баланса не нужна, просто не впаивайте данный потенциометр.

Резистор Р3 - тон корректор.

Резистор Р4 - громкость канала сабвуфера.

Полоса пропускания НЧ-фильтра канала сабвуфера - 20…150 Гц.

Все элементы усилителя, включая элементы блока питания (кроме понижающего трансформатора), смонтированы на одной печатной плате. Печатная плата изображена на рисунке ниже:

Ниже на рисунке показаны точки сверления отверстий для элементов:

Плата усилителя в сборе выглядит так:

Перечень элементов схемы усилителя на TDA7377 стерео + сабвуфер:

Для увеличения картинки - кликните на изображении.

Трансформатор для блока питания должен иметь напряжение вторичной обмотки 12 Вольт, и способный отдать в нагрузку ток порядка 3 Ампер.

Так же вы можете скачать даташит на микросхему TDA7377 по прямой ссылке с нашего сайта.