افعل ذلك بنفسك مضخم صوت عالي الجودة. أبسط مكبرات الصوت ذات التردد المنخفض باستخدام الترانزستورات أبسط مكبر صوت استريو باستخدام ترانزستورين

يظل مضخم الترانزستور، على الرغم من تاريخه الطويل، موضوعًا مفضلاً للبحث لكل من المبتدئين وهواة الراديو المتمرسين. وهذا أمر مفهوم. إنه مكون لا غنى عنه في مكبرات الصوت ذات التردد المنخفض (الصوت) الأكثر شيوعًا. سننظر في كيفية بناء مضخمات الترانزستور البسيطة.

استجابة تردد مكبر للصوت

في أي جهاز استقبال تلفزيوني أو راديوي، في كل مركز موسيقى أو مضخم صوت، يمكنك العثور على مضخمات صوت ترانزستور (تردد منخفض - LF). يكمن الاختلاف بين مضخمات الصوت الترانزستورية والأنواع الأخرى في خصائص ترددها.

يتمتع مضخم الصوت المعتمد على الترانزستور باستجابة تردد موحدة في نطاق التردد من 15 هرتز إلى 20 كيلو هرتز. وهذا يعني أن مكبر الصوت يحول (يضخم) جميع إشارات الإدخال بتردد ضمن هذا النطاق بالتساوي تقريبًا. يوضح الشكل أدناه منحنى استجابة التردد المثالي لمضخم الصوت في إحداثيات "كسب مكبر الصوت Ku - تردد إشارة الإدخال".

هذا المنحنى مسطح تقريبًا من 15 هرتز إلى 20 كيلو هرتز. وهذا يعني أنه يجب استخدام هذا المضخم خصيصًا لإشارات الإدخال بترددات تتراوح بين 15 هرتز و20 كيلو هرتز. بالنسبة لإشارات الإدخال ذات الترددات التي تزيد عن 20 كيلو هرتز أو أقل من 15 هرتز، تتدهور كفاءتها وأدائها بسرعة.

يتم تحديد نوع استجابة التردد لمكبر الصوت بواسطة عناصر الراديو الكهربائية (ERE) لدائرته، وبشكل أساسي بواسطة الترانزستورات نفسها. عادةً ما يتم تجميع مضخم الصوت المعتمد على الترانزستور باستخدام ما يسمى بالترانزستورات منخفضة ومتوسطة التردد مع إجمالي عرض نطاق إشارة الإدخال من عشرات ومئات هرتز إلى 30 كيلو هرتز.

فئة تشغيل مكبر الصوت

وكما هو معروف، اعتمادا على درجة استمرارية تدفق التيار طوال فترة وجوده من خلال مرحلة تضخيم الترانزستور (المضخم)، يتم تمييز الفئات التالية من تشغيله: "A"، "B"، "AB"، "C"، "د".

في فئة التشغيل، يتدفق التيار "A" عبر السلسلة لمدة 100% من فترة إشارة الدخل. يتم توضيح عملية التتالي في هذه الفئة من خلال الشكل التالي.

في فئة التشغيل لمرحلة مكبر الصوت "AB"، يتدفق التيار من خلالها لأكثر من 50%، ولكن أقل من 100% من فترة إشارة الدخل (انظر الشكل أدناه).

في فئة تشغيل المرحلة "B"، يتدفق التيار من خلالها لمدة 50% بالضبط من فترة إشارة الدخل، كما هو موضح في الشكل.

أخيرًا، في مرحلة التشغيل من الفئة C، يتدفق التيار عبرها لأقل من 50% من فترة إشارة الدخل.

مضخم التردد المنخفض باستخدام الترانزستورات: تشويه في فئات التشغيل الرئيسية

في منطقة العمل، يتمتع مضخم الترانزستور من الفئة "A" بمستوى منخفض من التشوه غير الخطي. ولكن إذا كانت الإشارة لديها ارتفاعات في الجهد النبضي، مما يؤدي إلى تشبع الترانزستورات، فستظهر التوافقيات الأعلى (حتى الحادي عشر) حول كل توافقي "قياسي" لإشارة الخرج. وهذا يسبب ظاهرة ما يسمى بالصوت الترانزستور أو المعدن.

إذا كانت مضخمات الطاقة ذات التردد المنخفض التي تستخدم الترانزستورات تحتوي على مصدر طاقة غير مستقر، فإن إشارات الخرج الخاصة بها يتم تعديل سعتها بالقرب من تردد التيار الكهربائي. وهذا يؤدي إلى صوت خشن في الطرف الأيسر من استجابة التردد. الطرق المختلفة لتثبيت الجهد تجعل تصميم مكبر الصوت أكثر تعقيدًا.

لا تتجاوز الكفاءة النموذجية لمكبر الصوت من الفئة A أحادي الطرف 20% بسبب الترانزستور المفتوح باستمرار والتدفق المستمر لمكون تيار ثابت. يمكنك إجراء سحب مكبر للصوت من الفئة A، وستزيد الكفاءة قليلاً، لكن نصف موجات الإشارة ستصبح أكثر غير متماثلة. يؤدي نقل سلسلة من فئة التشغيل "A" إلى فئة التشغيل "AB" إلى مضاعفة التشوهات غير الخطية أربع مرات، على الرغم من زيادة كفاءة دائرتها.

وفي مكبرات الصوت من الفئة "AB" و"B"، يزداد التشوه مع انخفاض مستوى الإشارة. يريد المرء بشكل لا إرادي رفع صوت مكبر الصوت هذا لتجربة قوة وديناميكيات الموسيقى بشكل كامل، ولكن هذا لا يساعد كثيرًا في كثير من الأحيان.

درجات العمل المتوسطة

فئة العمل "A" لها اختلاف - الفئة "A+". في هذه الحالة ، تعمل ترانزستورات الإدخال ذات الجهد المنخفض لمكبر الصوت من هذه الفئة في الفئة "أ" ، والترانزستورات ذات الجهد العالي لمكبر الصوت ، عندما تتجاوز إشارات الإدخال الخاصة بها مستوى معين ، تنتقل إلى الفئات "ب" أو "أ ب". إن كفاءة هذه الشلالات أفضل مما هي عليه في الفئة النقية "أ"، والتشوهات غير الخطية أقل (تصل إلى 0.003٪). ومع ذلك، فهي تتمتع أيضًا بصوت "معدني" بسبب وجود توافقيات أعلى في إشارة الخرج.

في مكبرات الصوت من فئة أخرى - "AA" تكون درجة التشوه غير الخطي أقل - حوالي 0.0005٪، ولكن توجد أيضًا توافقيات أعلى.

العودة إلى مضخم الترانزستور من الفئة أ؟

اليوم، يدعو العديد من الخبراء في مجال إعادة إنتاج الصوت عالي الجودة إلى العودة إلى مكبرات الصوت الأنبوبية، نظرًا لأن مستوى التشوهات غير الخطية والتوافقيات الأعلى التي يقدمونها في إشارة الخرج أقل بشكل واضح من مستوى الترانزستورات. ومع ذلك، فإن هذه المزايا يقابلها إلى حد كبير الحاجة إلى محول مطابق بين مرحلة إخراج الأنبوب عالي المعاوقة ومكبرات الصوت منخفضة المعاوقة. ومع ذلك، يمكن صنع مضخم ترانزستور بسيط بخرج محول، كما هو موضح أدناه.

هناك أيضًا وجهة نظر مفادها أنه لا يمكن توفير جودة الصوت النهائية إلا من خلال مضخم ترانزستور أنبوبي هجين، وجميع مراحله أحادية الطرف وغير مغطاة وتعمل في الفئة "أ". أي أن مكرر الطاقة هذا عبارة عن مكبر للصوت مزود بترانزستور واحد. يمكن أن تتمتع دائرتها بأقصى قدر من الكفاءة التي يمكن تحقيقها (في الفئة "أ") بما لا يزيد عن 50%. لكن لا تعد قوة مكبر الصوت أو كفاءته مؤشرين على جودة إعادة إنتاج الصوت. في هذه الحالة، تكتسب جودة وخطية خصائص جميع ERE في الدائرة أهمية خاصة.

وبما أن الدوائر ذات النهاية الواحدة تكتسب هذا المنظور، فسوف ننظر في الاختلافات المحتملة أدناه.

مضخم أحادي الطرف مزود بترانزستور واحد

تظهر دائرتها، المصنوعة من باعث مشترك ووصلات RC لإشارات الإدخال والإخراج للتشغيل في الفئة "A"، في الشكل أدناه.

يُظهر الترانزستور Q1 للهيكل n-p-n. يتم توصيل المجمع الخاص به بالطرف الموجب +Vcc من خلال المقاوم المحدد للتيار R3، ويتم توصيل الباعث بالطرف -Vcc. سيكون للمضخم المعتمد على ترانزستور بنية pnp نفس الدائرة، لكن أطراف إمداد الطاقة ستتغير أماكنها.

C1 عبارة عن مكثف فصل يتم من خلاله فصل مصدر إشارة دخل التيار المتردد عن مصدر جهد التيار المستمر Vcc. في هذه الحالة، لا يمنع C1 مرور تيار الإدخال المتناوب عبر وصلة الباعث الأساسي للترانزستور Q1. تشكل المقاومات R1 و R2 مع مقاومة الوصلة E - B Vcc لتحديد نقطة تشغيل الترانزستور Q1 في الوضع الثابت. القيمة النموذجية لهذه الدائرة هي R2 = 1 كيلو أوم، وموضع نقطة التشغيل هو Vcc/2. R3 عبارة عن مقاوم حمل لدائرة المجمع ويعمل على إنشاء إشارة خرج جهد متناوب على المجمع.

لنفترض أن Vcc = 20 V، R2 = 1 kOhm، وكسب التيار h = 150. نختار الجهد عند الباعث Ve = 9 V، ويُؤخذ انخفاض الجهد عبر الوصلة "E - B" مساويًا لـ Vbe = 0.7 V. هذه القيمة تتوافق مع ما يسمى بترانزستور السيليكون. إذا كنا نفكر في مكبر للصوت يعتمد على ترانزستورات الجرمانيوم، فإن انخفاض الجهد عبر الوصلة المفتوحة "E - B" سيكون مساوياً لـ Vbe = 0.3 V.

تيار الباعث يساوي تقريباً تيار المجمع

أي = 9 فولت/1 كيلو أوم = 9 مللي أمبير ≈ إيك.

التيار الأساسي Ib = Ic/h = 9 مللي أمبير/150 = 60 ميكرو أمبير.

انخفاض الجهد عبر المقاوم R1

V(R1) = Vcc - Vb = Vcc - (Vbe + Ve) = 20 فولت - 9.7 فولت = 10.3 فولت،

R1 = V(R1)/Ib = 10.3 فولت/60 ميكرو أمبير = 172 كيلو أوم.

هناك حاجة إلى C2 لإنشاء دائرة لتمرير المكون المتناوب لتيار الباعث (في الواقع تيار المجمع). إذا لم يكن هناك، فإن المقاوم R2 سيحد بشكل كبير من المكون المتغير، بحيث يكون لمضخم الترانزستور ثنائي القطب المعني كسب تيار منخفض.

في حساباتنا، افترضنا أن Ic = Ib h، حيث Ib هو تيار القاعدة الذي يتدفق إليه من الباعث وينشأ عند تطبيق جهد متحيز على القاعدة. ومع ذلك، فإن تيار التسرب من المجمع Icb0 يتدفق دائمًا عبر القاعدة (سواء مع أو بدون انحياز). ولذلك فإن تيار المجمع الحقيقي يساوي Ic = Ib h + Icb0 h، أي. يتم تضخيم تيار التسرب في الدائرة ذات OE بمقدار 150 مرة. إذا كنا نفكر في مكبر للصوت يعتمد على ترانزستورات الجرمانيوم، فيجب أن يؤخذ هذا الظرف بعين الاعتبار في الحسابات. والحقيقة هي أن لديهم Icb0 كبير بترتيب عدة μA. بالنسبة للسيليكون، فهو أصغر بثلاث مرات (حوالي عدة nA)، لذلك عادة ما يتم إهماله في الحسابات.

مضخم صوت أحادي الطرف مع ترانزستور MOS

مثل أي مضخم ترانزستور ذو تأثير مجالي، فإن الدائرة قيد النظر لها نظيرها بين المضخمات، لذلك، دعونا نفكر في نظير للدائرة السابقة مع باعث مشترك. إنه مصنوع من مصدر مشترك ووصلات RC لإشارات الإدخال والإخراج للتشغيل في الفئة "A" وهو موضح في الشكل أدناه.

هنا C1 هو نفس مكثف الفصل، الذي من خلاله يتم فصل مصدر إشارة دخل التيار المتردد عن مصدر جهد التيار المستمر Vdd. كما تعلم، فإن أي مضخم يعتمد على ترانزستورات التأثير الميداني يجب أن تكون إمكانات بوابة ترانزستورات MOS الخاصة به أقل من إمكانات مصادرها. في هذه الدائرة، يتم تأريض البوابة بواسطة المقاوم R1، والذي عادة ما يكون له مقاومة عالية (من 100 كيلو أوم إلى 1 ميجا أوم) بحيث لا يقوم بتحويل إشارة الدخل. لا يوجد عمليا أي تيار يمر عبر R1، وبالتالي فإن إمكانات البوابة في حالة عدم وجود إشارة دخل تساوي إمكانات الأرض. جهد المصدر أعلى من جهد الأرض بسبب انخفاض الجهد عبر المقاومة R2. وبالتالي، فإن إمكانات البوابة أقل من إمكانات المصدر، وهو أمر ضروري للتشغيل العادي للQ1. المكثف C2 والمقاوم R3 لهما نفس الغرض كما في الدائرة السابقة. نظرًا لأن هذه دائرة مصدر مشتركة، فإن إشارات الإدخال والإخراج تكون خارج الطور بمقدار 180 درجة.

مكبر للصوت مع إخراج المحولات

مكبر الصوت الترانزستور البسيط الثالث أحادي المرحلة، الموضح في الشكل أدناه، مصنوع أيضًا وفقًا لدائرة باعث مشترك للتشغيل في الفئة "أ"، ولكنه متصل بمكبر صوت منخفض المقاومة من خلال محول مطابق.

يقوم الملف الأساسي للمحول T1 بتحميل دائرة المجمع للترانزستور Q1 ويطور إشارة الخرج. ينقل T1 إشارة الخرج إلى مكبر الصوت ويطابق مقاومة خرج الترانزستور مع مقاومة مكبر الصوت المنخفضة (في حدود بضعة أوم).

يضمن مقسم الجهد الخاص بمصدر طاقة المجمع Vcc، الذي تم تجميعه على المقاومات R1 و R3، اختيار نقطة تشغيل الترانزستور Q1 (توفير جهد متحيز لقاعدته). الغرض من العناصر المتبقية لمكبر الصوت هو نفسه كما في الدوائر السابقة.

مضخم صوت يعمل بالدفع والسحب

يقوم مضخم LF ذو الدفع والسحب المزود بترانزستورين بتقسيم تردد الإدخال إلى نصف موجتين مضادتين للطور، يتم تضخيم كل منهما بواسطة مرحلة الترانزستور الخاصة بها. بعد إجراء مثل هذا التضخيم، يتم دمج الموجات النصفية في إشارة توافقية كاملة، والتي يتم إرسالها إلى نظام السماعات. مثل هذا التحول للإشارة ذات التردد المنخفض (التقسيم وإعادة الدمج) يؤدي بطبيعة الحال إلى تشويه لا رجعة فيه، وذلك بسبب اختلاف التردد والخصائص الديناميكية لترانزستورات الدائرة. تقلل هذه التشوهات من جودة الصوت عند خرج مكبر الصوت.

لا تقوم مكبرات الصوت ذات الدفع والسحب التي تعمل في الفئة "أ" بإعادة إنتاج الإشارات الصوتية المعقدة بشكل جيد بما فيه الكفاية، حيث يتدفق تيار مباشر ذو حجم متزايد بشكل مستمر في أذرعها. يؤدي هذا إلى عدم تناسق نصف موجات الإشارة وتشوه الطور وفقدان وضوح الصوت في النهاية. عند التسخين، يعمل ترانزستوران قويان على مضاعفة تشويه الإشارة في الترددات المنخفضة والأشعة تحت الحمراء. ولكن لا تزال الميزة الرئيسية لدائرة الدفع والسحب هي كفاءتها المقبولة وزيادة طاقة الخرج.

يظهر الشكل دائرة الدفع والسحب لمضخم الطاقة باستخدام الترانزستورات.

هذا مكبر للصوت للتشغيل في الفئة "A"، ولكن يمكن استخدام الفئة "AB" وحتى "B".

مضخم طاقة ترانزستور بدون محول

المحولات، على الرغم من النجاحات في تصغيرها، لا تزال تظل الأجهزة الإلكترونية الأكثر ضخامة وأثقل وأغلى. لذلك، تم العثور على طريقة لإزالة المحول من دائرة الدفع والسحب من خلال تنفيذه على ترانزستورين متكاملين قويين من أنواع مختلفة (n-p-n وp-n-p). تستخدم معظم مضخمات الطاقة الحديثة هذا المبدأ على وجه التحديد وهي مصممة للعمل في الفئة "B". تظهر دائرة مضخم الطاقة هذا في الشكل أدناه.

يتم توصيل كل من الترانزستورات الخاصة به وفقًا لدائرة مع مجمع مشترك (تابع باعث). لذلك، تقوم الدائرة بنقل جهد الدخل إلى الخرج دون تضخيم. إذا لم تكن هناك إشارة دخل، فسيكون كلا الترانزستورين على حدود حالة التشغيل، ولكنهما متوقفان عن العمل.

عندما يتم تطبيق إشارة توافقية على الدخل، فإن نصف الموجة الموجبة تفتح TR1، ولكنها تضع الترانزستور pnp TR2 بالكامل في وضع القطع. وبالتالي، فإن نصف الموجة الإيجابية فقط للتيار المضخم هي التي تتدفق عبر الحمل. تفتح نصف الموجة السالبة لإشارة الإدخال TR2 فقط وتغلق TR1، بحيث يتم توفير نصف الموجة السالبة للتيار المضخم للحمل. ونتيجة لذلك، يتم إطلاق إشارة جيبية كاملة الطاقة (بسبب التضخيم الحالي) عند الحمل.

مكبر للصوت الترانزستور واحد

لفهم ما سبق، دعونا نجمع مكبر صوت بسيط باستخدام الترانزستورات بأيدينا ونكتشف كيف يعمل.

كحمل لترانزستور T منخفض الطاقة من النوع BC107، سنقوم بتشغيل سماعات الرأس بمقاومة 2-3 كيلو أوم، وسنطبق جهدًا متحيزًا على القاعدة من المقاوم عالي المقاومة R* بمقدار 1 ميجا أوم، و سنقوم بتضمين مكثف إلكتروليتي منفصل C بسعة 10 μF إلى 100 μF في الدائرة الأساسية T. قم بتشغيل الدائرة وسنستخدم 4.5 فولت / 0.3 أمبير من البطارية.

إذا كان المقاوم R* غير متصل، فلن يكون هناك تيار أساسي Ib ولا تيار مجمع Ic. إذا تم توصيل المقاوم، فإن الجهد عند القاعدة يرتفع إلى 0.7 فولت ويتدفق من خلاله تيار Ib = 4 μA. الكسب الحالي للترانزستور هو 250، مما يعطي Ic = 250Ib = 1 مللي أمبير.

بعد أن قمنا بتجميع مضخم ترانزستور بسيط بأيدينا، يمكننا الآن اختباره. قم بتوصيل سماعات الرأس ووضع إصبعك على النقطة 1 من الرسم التخطيطي. سوف تسمع ضجيجا. يستشعر جسمك إشعاع مصدر الطاقة بتردد 50 هرتز. الضجيج الذي تسمعه من سماعات الرأس هو هذا الإشعاع، الذي يتم تضخيمه فقط بواسطة الترانزستور. دعونا نشرح هذه العملية بمزيد من التفصيل. يتم توصيل جهد تيار متردد بتردد 50 هرتز بقاعدة الترانزستور من خلال المكثف C. إن جهد القاعدة الآن يساوي مجموع جهد إزاحة التيار المستمر (حوالي 0.7 فولت) القادم من المقاوم R* وجهد إصبع التيار المتردد. ونتيجة لذلك، يتلقى تيار المجمع مكونًا متناوبًا بتردد 50 هرتز. يتم استخدام هذا التيار المتردد لتحريك غشاء السماعة ذهابًا وإيابًا بنفس التردد، مما يعني أننا سنكون قادرين على سماع نغمة 50 هرتز عند الإخراج.

إن الاستماع إلى مستوى ضوضاء يبلغ 50 هرتز ليس أمرًا مثيرًا للاهتمام، لذا يمكنك توصيل مصادر الإشارة منخفضة التردد (مشغل الأقراص المضغوطة أو الميكروفون) بالنقطتين 1 و2 وسماع كلام أو موسيقى مضخمة.

بعد إتقان أساسيات الإلكترونيات، أصبح هاوي الراديو المبتدئ جاهزًا لتلحيم تصميماته الإلكترونية الأولى. عادةً ما تكون مضخمات الطاقة الصوتية هي التصميمات الأكثر تكرارًا. هناك الكثير من المخططات، ولكل منها معاييرها وتصميمها الخاص. ستناقش هذه المقالة العديد من دوائر مكبر الصوت البسيطة والتي تعمل بشكل كامل والتي يمكن لأي هواة راديو تكرارها بنجاح. لا تستخدم المقالة مصطلحات وحسابات معقدة، بل يتم تبسيط كل شيء قدر الإمكان حتى لا تنشأ أي أسئلة إضافية.

لنبدأ بدائرة أكثر قوة.
لذلك، يتم إجراء الدائرة الأولى على الدائرة الدقيقة TDA2003 المعروفة. هذا مضخم صوت أحادي بقدرة خرج تصل إلى 7 واط في حمل 4 أوم. أريد أن أقول إن الدائرة القياسية لتوصيل هذه الدائرة الدقيقة تحتوي على عدد صغير من المكونات، ولكن قبل عامين توصلت إلى دائرة مختلفة على هذه الدائرة الصغيرة. في هذه الدائرة، يتم تقليل عدد المكونات إلى الحد الأدنى، لكن مكبر الصوت لم يفقد معلمات الصوت الخاصة به. بعد تطوير هذه الدائرة، بدأت في صنع جميع مكبرات الصوت الخاصة بي للسماعات منخفضة الطاقة باستخدام هذه الدائرة.

تحتوي دائرة مكبر الصوت المقدم على مجموعة واسعة من الترددات القابلة للتكرار، ومدى جهد الإمداد من 4.5 إلى 18 فولت (نموذجي 12-14 فولت). يتم تثبيت الدائرة الدقيقة على مشتت حراري صغير، حيث تصل الطاقة القصوى إلى 10 واط.

الدائرة الدقيقة قادرة على العمل عند حمل 2 أوم، مما يعني أنه يمكن توصيل رأسين بمقاومة 4 أوم بمخرج مكبر الصوت.
يمكن استبدال مكثف الإدخال بأي مكثف آخر بسعة تتراوح من 0.01 إلى 4.7 μF (يفضل من 0.1 إلى 0.47 μF) ، ويمكنك استخدام المكثفات الفيلمية والسيراميك. من المستحسن عدم استبدال جميع المكونات الأخرى.

التحكم في مستوى الصوت من 10 إلى 47 كيلو أوم.
تسمح طاقة الخرج للدائرة الدقيقة باستخدامها في مكبرات الصوت منخفضة الطاقة لأجهزة الكمبيوتر. من المريح جدًا استخدام الشريحة لمكبرات الصوت المستقلة للهاتف المحمول، وما إلى ذلك.
يعمل مكبر الصوت مباشرة بعد تشغيله ولا يتطلب تعديلًا إضافيًا. يوصى أيضًا بتوصيل مصدر الطاقة مطروحًا منه المشتت الحراري. يُنصح باستخدام جميع المكثفات الإلكتروليتية بجهد 25 فولت.

يتم تجميع الدائرة الثانية باستخدام ترانزستورات منخفضة الطاقة وهي أكثر ملاءمة كمضخم صوت لسماعات الرأس.

ربما تكون هذه الدائرة هي الأعلى جودة من نوعها، والصوت واضح، ويمكنك الشعور بطيف التردد بأكمله. مع سماعات الرأس الجيدة، يبدو الأمر كما لو كان لديك مضخم صوت كامل.

يتم تجميع مكبر الصوت مع 3 ترانزستورات توصيل عكسي فقط، حيث تم استخدام ترانزستورات سلسلة KT315 باعتبارها الخيار الأرخص، ولكن اختيارهم واسع جدًا.

يمكن أن يعمل مكبر الصوت عند حمل مقاومة منخفضة، يصل إلى 4 أوم، مما يجعل من الممكن استخدام الدائرة لتضخيم إشارة المشغل أو الراديو وما إلى ذلك. يتم استخدام بطارية كرونا 9 فولت كمصدر للطاقة.
تستخدم المرحلة النهائية أيضًا ترانزستورات KT315. لزيادة طاقة الخرج، يمكنك استخدام الترانزستورات KT815، ولكن بعد ذلك سيتعين عليك زيادة جهد الإمداد إلى 12 فولت. في هذه الحالة، سوف تصل قوة مكبر الصوت إلى 1 واط. يمكن أن تكون سعة مكثف الإخراج من 220 إلى 2200 ميكروفاراد.
الترانزستورات في هذه الدائرة لا تسخن، وبالتالي لا حاجة للتبريد. إذا كنت تستخدم ترانزستورات ذات خرج أكبر، فقد تحتاج إلى مبددات حرارة صغيرة لكل ترانزستور.

وأخيرا - المخطط الثالث. يتم تقديم نسخة بسيطة ولكنها مثبتة من هيكل مكبر الصوت. مكبر الصوت قادر على العمل من جهد منخفض إلى 5 فولت، وفي هذه الحالة لن تزيد طاقة خرج PA عن 0.5 واط، وتصل الطاقة القصوى مع مصدر 12 فولت إلى 2 واط.

تم بناء مرحلة إخراج مكبر الصوت على زوج تكميلي محلي. يتم تنظيم مكبر الصوت عن طريق اختيار المقاوم R2. للقيام بذلك، يُنصح باستخدام ماكينة تشذيب بقوة 1 كيلو أوم. قم بتدوير المنظم ببطء حتى يصل التيار الهادئ لمرحلة الإخراج إلى 2-5 مللي أمبير.

لا يتمتع مكبر الصوت بحساسية عالية للإدخال، لذا يُنصح باستخدام مضخم صوت مسبق قبل الإدخال.

يلعب الصمام الثنائي دورًا مهمًا في الدائرة، فهو موجود هنا لتثبيت وضع مرحلة الإخراج.
يمكن استبدال ترانزستورات مرحلة الإخراج بأي زوج تكميلي من المعلمات المقابلة، على سبيل المثال KT816/817. يمكن لمكبر الصوت تشغيل مكبرات الصوت المستقلة منخفضة الطاقة بمقاومة تحميل تبلغ 6-8 أوم.

قائمة العناصر الراديوية

تعيين	يكتب	فئة	كمية	ملحوظة	محل	مفكرة بلدي
	مكبر للصوت على شريحة TDA2003
	مضخم الصوت	TDA2003	1			إلى المفكرة
ج1		47 فائق التوهج × 25 فولت	1			إلى المفكرة
ج2	مكثف	100 نانو فهرنهايت	1	فيلم		إلى المفكرة
ج3	مكثف كهربائيا	1 فائق التوهج × 25 فولت	1			إلى المفكرة
ج5	مكثف كهربائيا	470 فائق التوهج × 16 فولت	1			إلى المفكرة
ر1	المقاوم	100 أوم	1			إلى المفكرة
R2	مقاومة متغيرة	50 كيلو أوم	1	من 10 كيلو أوم إلى 50 كيلو أوم		إلى المفكرة
ليرة سورية1	رأس ديناميكي	2-4 أوم	1			إلى المفكرة
	دائرة مضخم الترانزستور رقم 2
VT1-VT3	الترانزستور ثنائي القطب	KT315A	3			إلى المفكرة
ج1	مكثف كهربائيا	1 فائق التوهج × 16 فولت	1			إلى المفكرة
ج2، ج3	مكثف كهربائيا	1000 فائق التوهج × 16 فولت	2			إلى المفكرة
ر1، ر2	المقاوم	100 كيلو أوم	2			إلى المفكرة
ر3	المقاوم	47 كيلو أوم	1			إلى المفكرة
ر4	المقاوم	1 كيلو أوم	1			إلى المفكرة
ص5	مقاومة متغيرة	50 كيلو أوم	1			إلى المفكرة
ص6	المقاوم	3 كيلو أوم	1			إلى المفكرة
	رأس ديناميكي	2-4 أوم	1			إلى المفكرة
	دائرة مضخم الترانزستور رقم 3
VT2	الترانزستور ثنائي القطب	KT315A	1			إلى المفكرة
VT3	الترانزستور ثنائي القطب	KT361A	1			إلى المفكرة
VT4	الترانزستور ثنائي القطب	KT815A	1			إلى المفكرة
VT5	الترانزستور ثنائي القطب	KT816A	1			إلى المفكرة
VD1	الصمام الثنائي	د18	1	أو أي قوة منخفضة		إلى المفكرة
ج1، ج2، ج5	مكثف كهربائيا	10 فائق التوهج × 16 فولت	3

تعتبر مقاومة الإدخال العالية والتغذية المرتدة الضحلة هي السر الرئيسي لصوت الأنبوب الدافئ. ليس سراً أن مكبرات الصوت الأعلى جودة والأكثر تكلفة والتي تنتمي إلى فئة HI-End يتم تصنيعها باستخدام الأنابيب. دعونا نفهم ما هو مكبر الصوت عالي الجودة؟ يحق لمضخم الطاقة منخفض التردد أن يُطلق عليه اسم الجودة العالية إذا كان يكرر تمامًا شكل إشارة الإدخال عند الإخراج دون تشويهها، وبطبيعة الحال، يتم تضخيم إشارة الخرج بالفعل. يمكنك العثور على الإنترنت على عدة دوائر لمكبرات صوت عالية الجودة، والتي يمكن تصنيفها على أنها HI-End ولا تتطلب بالضرورة دوائر أنبوبية. للحصول على أقصى قدر من الجودة، فأنت بحاجة إلى مكبر للصوت تعمل مرحلة الإخراج الخاصة به في الفئة النقية A. ويعطي الحد الأقصى من الخطية للدائرة الحد الأدنى من التشوه عند الإخراج، لذلك، عند تصميم مكبرات الصوت عالية الجودة، يتم إيلاء اهتمام خاص لهذا عامل. تعد دوائر الأنابيب جيدة، ولكنها ليست متاحة دائمًا حتى للتجميع الذاتي، وتتكلف الأنابيب الصناعية UMZCHs من الشركات المصنعة ذات العلامات التجارية من عدة آلاف إلى عدة عشرات الآلاف من الدولارات الأمريكية - وهذا السعر بالتأكيد ليس في متناول الكثيرين.

السؤال الذي يطرح نفسه: هل يمكن تحقيق نتائج مماثلة من دوائر الترانزستور؟ الجواب سيكون في نهاية المقال.

هناك عدد لا بأس به من الدوائر الخطية والخطية للغاية لمضخمات الطاقة ذات التردد المنخفض، ولكن الدائرة التي سيتم النظر فيها اليوم هي دائرة خطية فائقة الجودة، والتي يتم تنفيذها باستخدام 4 ترانزستورات فقط. تم إنشاء الدائرة في عام 1969 على يد مهندس الصوت البريطاني جون لينسلي هود. المؤلف هو منشئ العديد من الدوائر الأخرى عالية الجودة، ولا سيما الفئة A. ويطلق بعض الخبراء على هذا مكبر الصوت أعلى جودة بين الترانزستورات ULF، وقد كنت مقتنعًا بذلك منذ عام.

تم تقديم الإصدار الأول من هذا مكبر الصوت في. أجبرتني المحاولة الناجحة لتنفيذ الدائرة على إنشاء ULF ثنائي القناة باستخدام نفس الدائرة، وتجميع كل شيء في السكن واستخدامه للاحتياجات الشخصية.

ميزات المخطط

على الرغم من بساطته، فإن المخطط لديه العديد من الميزات. قد تتعطل العملية الصحيحة بسبب التخطيط غير الصحيح للوحة، أو وضع المكونات بشكل سيء، أو مصدر طاقة غير صحيح، وما إلى ذلك.

يعد مصدر الطاقة عاملاً مهمًا بشكل خاص - أنصح بشدة بعدم تشغيل مكبر الصوت هذا من جميع أنواع مصادر الطاقة، فالخيار الأفضل هو بطارية أو مصدر طاقة مع بطارية متصلة بالتوازي.

تبلغ قوة مكبر الصوت 10 واط مع مصدر طاقة 16 فولت في حمل 4 أوم. يمكن تكييف الدائرة نفسها لرؤوس 4 و 8 و 16 أوم.

لقد قمت بإنشاء نسخة ستيريو من مكبر الصوت، وتقع كلتا القناتين على نفس اللوحة.

نظرًا لعدم إمكانية العثور على الترانزستورات الأصلية للدائرة، كان لا بد من استخدام نظائرها. القاعدة بأكملها محلية. الترانزستور الأول (حيث يتكون الصوت فعليًا) كان مصنوعًا من الجرمانيوم، ويبدو أفضل عند سماعه. يمكنك استخدام أي ترانزستورات الجرمانيوم منخفضة الطاقة P-N-P MP25 وما شابه. إذا رغبت في ذلك، يمكن استبدال الترانزستور بـ KT361 أو ما لا يقل صاخبة.

والثاني مخصص لقيادة مرحلة الإخراج، لقد قمت بتثبيت KT801 (كان من الصعب جدًا الحصول عليه.

في مرحلة الإخراج نفسها، قمت بتثبيت مفاتيح ثنائية القطب قوية للتوصيل العكسي - تلقى KT803 بلا شك صوتًا عالي الجودة معهم، على الرغم من أنني جربت العديد من الترانزستورات - KT805، 819، 808، وحتى تثبيت مفاتيح مركبة قوية - KT827، معها القوة أعلى بكثير، لكن الصوت لا يمكن مقارنته بـ KT803، على الرغم من أن هذا مجرد رأي شخصي.

مكثف الإدخال بسعة 0.1-0.33 μF، تحتاج إلى استخدام مكثفات الأفلام مع الحد الأدنى من التسرب، ويفضل أن يكون ذلك من الشركات المصنعة المعروفة، نفس الشيء مع مكثف التحليل الكهربائي الناتج.

إذا كانت الدائرة مصممة لحمل 4 أوم، فلا يجوز زيادة جهد الإمداد عن 16-18 فولت.

قررت عدم تثبيت منظم الصوت، فهو بدوره يؤثر أيضًا على الصوت، لكن يُنصح بتثبيت مقاوم 47 كيلو بالتوازي مع الإدخال والسالب.

اللوحة نفسها عبارة عن لوحة نموذجية. اضطررت إلى العبث باللوحة لفترة طويلة، حيث كان لخطوط المسارات أيضًا بعض التأثير على جودة الصوت ككل. يحتوي هذا مكبر الصوت على نطاق تردد واسع جدًا، من 30 هرتز إلى 1 ميجا هرتز.

لا يمكن أن يكون الإعداد أسهل. للقيام بذلك، تحتاج إلى استخدام المقاوم المتغير لتحقيق نصف الجهد الكهربائي عند الإخراج. للحصول على إعدادات أكثر دقة، من المفيد استخدام مقاوم متغير متعدد الدورات. نقوم بتوصيل أحد المقاييس المتعددة بمصدر الطاقة السالب، ونضع الآخر على خط الإخراج، أي إلى زائد المنحل بالكهرباء عند الخرج، وبالتالي، بتدوير المتغير ببطء، نحقق نصف مصدر الطاقة عند الخرج.

التيار الهادئ لمكبر الصوت هو 0.5-0.7A وهذا أمر طبيعي تمامًا بالنسبة للفئة A. لا تزيد كفاءة الدائرة عن 25٪، وتتحول كل الطاقة الرئيسية لمصدر الطاقة إلى حرارة غير ضرورية، والتي يتم إطلاقها بواسطة ترانزستورات مرحلة الإخراج، لذا فهي تحتاج إلى تبريد مكثف، وربما ستحتاج أيضًا إلى مبرد.

المخطط رقم 1

اختيار فئة مكبر للصوت . دعونا نحذر هواة الراديو على الفور - لن نصنع مكبر صوت من الفئة "أ" باستخدام الترانزستورات. السبب بسيط - كما هو مذكور في المقدمة، لا يقوم الترانزستور بتضخيم الإشارة المفيدة فحسب، بل يقوم أيضًا بتضخيم التحيز المطبق عليها. ببساطة، فإنه يضخم التيار المباشر. سوف يتدفق هذا التيار، جنبًا إلى جنب مع الإشارة المفيدة، عبر النظام الصوتي (AS)، ومكبرات الصوت، لسوء الحظ، قادرة على إعادة إنتاج هذا التيار المباشر. يفعلون ذلك بالطريقة الأكثر وضوحًا - عن طريق دفع أو سحب الناشر من وضعه الطبيعي إلى وضع غير طبيعي.

حاول الضغط على مخروط السماعة بإصبعك - وسترى الكابوس الذي سيتحول إليه الصوت الناتج. يستبدل التيار المباشر في عمله أصابعك بنجاح، لذلك فهو موانع تمامًا للرأس الديناميكي. يمكنك فصل التيار المباشر عن الإشارة المتناوبة بوسيلتين فقط - محول أو مكثف - وكلا الخيارين، كما يقولون، أسوأ من الآخر.

رسم تخطيطى

تظهر دائرة مكبر الصوت الأول الذي سنقوم بتجميعه في الشكل. 11.18.

هذا هو مضخم التغذية الراجعة، حيث تعمل مرحلة الإخراج في الوضع B. والميزة الوحيدة لهذه الدائرة هي بساطتها، فضلاً عن توحيد ترانزستورات الإخراج (لا يلزم وجود أزواج تكميلية خاصة). ومع ذلك، فهو يستخدم على نطاق واسع في مكبرات الصوت منخفضة الطاقة. ميزة أخرى للمخطط هو أنه لا يتطلب أي تكوين، وإذا كانت الأجزاء في حالة عمل جيدة، فستعمل على الفور، وهذا مهم جدًا بالنسبة لنا الآن.

دعونا نفكر في تشغيل هذه الدائرة. يتم تغذية الإشارة المضخمة إلى قاعدة الترانزستور VT1. يتم تغذية الإشارة المضخمة بواسطة هذا الترانزستور من المقاوم R4 إلى قاعدة الترانزستور المركب VT2 و VT4 ومنه إلى المقاوم R5.

يتم تشغيل الترانزستور VT3 في وضع تابع الباعث. يقوم بتضخيم الموجات النصفية الموجبة للإشارة على المقاوم R5 ويزودها عبر المكثف C4 إلى السماعة.

يتم تعزيز الموجات النصفية السلبية بواسطة الترانزستور المركب VT2، VT4. في هذه الحالة، يؤدي انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي VD1 إلى إغلاق الترانزستور VT3. يتم تغذية الإشارة من خرج مكبر الصوت إلى مقسم دائرة التغذية المرتدة R3 و R6 ومنه إلى باعث ترانزستور الإدخال VT1. وبالتالي، يلعب الترانزستور VT1 دور جهاز المقارنة في دائرة التغذية المرتدة.

إنه يضخم التيار المباشر بكسب يساوي الوحدة (لأن مقاومة المكثف C للتيار المباشر لا نهائية من الناحية النظرية)، والإشارة المفيدة بكسب يساوي النسبة R6/R3.

كما ترون، لا تؤخذ قيمة السعة للمكثف بعين الاعتبار في هذه الصيغة. يسمى التردد الذي يمكن إهمال المكثف منه في الحسابات بتردد القطع لدائرة RC. يمكن حساب هذا التردد باستخدام الصيغة

و = 1 / (ص × ج).

على سبيل المثال، سيكون حوالي 18 هرتز، أي أن مكبر الصوت سوف يضخم الترددات المنخفضة بشكل أسوأ مما يمكن.

يدفع . يتم تجميع مكبر الصوت على لوح مصنوع من الألياف الزجاجية أحادية الجانب بسمك 1.5 مم وأبعاد 45 × 32.5 مم. يمكن تنزيل تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور في صورة معكوسة وتخطيط الأجزاء. يمكنك تنزيل مقطع فيديو حول تشغيل مكبر الصوت بتنسيق MOV للعرض. أريد أن أحذر هواة الراديو على الفور - تم تسجيل الصوت الناتج عن مكبر الصوت في الفيديو باستخدام الميكروفون المدمج في الكاميرا، لذلك، لسوء الحظ، لن يكون من المناسب تمامًا التحدث عن جودة الصوت! يظهر مظهر مكبر الصوت في الشكل. 11.19.

قاعدة العنصر . عند تصنيع مكبر للصوت، يمكن استبدال الترانزستورات VT3، VT4 بأي ترانزستورات مصممة لجهد لا يقل عن جهد إمداد مكبر الصوت، وتيار مسموح به لا يقل عن 2 أ. ويجب أيضًا تصميم الصمام الثنائي VD1 لنفس التيار .

الترانزستورات المتبقية هي أي منها بجهد مسموح به لا يقل عن جهد الإمداد، وتيار مسموح به لا يقل عن 100 مللي أمبير. المقاومات - أي منها ذات تبديد طاقة مسموح به لا يقل عن 0.125 واط، والمكثفات - إلكتروليتية، بسعة لا تقل عن ما هو موضح في الرسم التخطيطي، وجهد تشغيل أقل من جهد إمداد مكبر الصوت.

مشعات لمكبر الصوت . قبل أن نحاول عمل تصميمنا الثاني، دعونا، عزيزي هواة الراديو، نركز على مشعات مكبر الصوت ونقدم هنا طريقة مبسطة للغاية لحسابها.

أولاً، نقوم بحساب الطاقة القصوى لمكبر الصوت باستخدام الصيغة:

P = (U × U) / (8 × R)، W,

أين ش- جهد إمداد مكبر الصوت، V؛ ر- مقاومة السماعة (عادة تكون 4 أو 8 أوم، رغم وجود استثناءات).

ثانياً، نحسب القدرة المتبددة على مجمعات الترانزستورات باستخدام الصيغة:

سباق P = 0.25 × P، W.

ثالثاً، نحسب مساحة الرادياتير المطلوبة لإزالة كمية الحرارة المقابلة لها:

S = 20 × P العرق، سم 2

رابعا، نقوم باختيار أو تصنيع مشعاع لا تقل مساحة سطحه عن المساحة المحسوبة.

هذا الحساب تقريبي للغاية، لكنه عادةً ما يكون كافيًا لممارسة راديو الهواة. بالنسبة لمكبر الصوت الخاص بنا، بجهد إمداد يبلغ 12 فولت ومقاومة تيار متردد تبلغ 8 أوم، فإن المبرد "الصحيح" سيكون عبارة عن لوحة من الألومنيوم بقياس 2 × 3 سم وسمك 5 مم على الأقل لكل ترانزستور. ضع في اعتبارك أن اللوحة الرقيقة لا تنقل الحرارة جيدًا من الترانزستور إلى حواف اللوحة. أود أن أحذرك على الفور - يجب أن تكون المشعات الموجودة في جميع مكبرات الصوت الأخرى أيضًا ذات أحجام "طبيعية". أي منها بالضبط - عد لنفسك!

جودة الصوت . بعد تجميع الدائرة، ستجد أن صوت مكبر الصوت ليس واضحًا تمامًا.

والسبب في ذلك هو وضع الفئة B "الخالص" في مرحلة الإخراج، حيث لا تستطيع حتى ردود الفعل التعويض عن التشوهات المميزة لها بشكل كامل. من أجل التجربة، حاول استبدال الترانزستور VT1 في الدائرة بـ KT3102EM، والترانزستور VT2 بـ KT3107L. تتمتع هذه الترانزستورات بكسب أعلى بكثير من KT315B وKT361B. وستجد أن صوت مكبر الصوت قد تحسن بشكل ملحوظ، على الرغم من أن بعض التشويه سيظل ملحوظًا.

والسبب في ذلك واضح أيضًا - فالكسب الأعلى لمكبر الصوت ككل يضمن دقة أكبر للتغذية المرتدة وتأثير تعويضي أكبر.

أكمل القراءة

كانت هناك رغبة في تجميع مكبر صوت أكثر قوة من الفئة "أ". بعد قراءة كمية كافية من المؤلفات ذات الصلة، اخترت الإصدار الأحدث مما تم تقديمه. لقد كان مكبر صوت بقدرة 30 واط يتوافق في معلماته مع مكبرات الصوت عالية الجودة.

لم أكن أنوي إجراء أي تغييرات على التوجيه الحالي للوحات الدوائر المطبوعة الأصلية، ومع ذلك، نظرًا لعدم وجود ترانزستورات الطاقة الأصلية، تم اختيار مرحلة إخراج أكثر موثوقية باستخدام الترانزستورات 2SA1943 و2SC5200. أدى استخدام هذه الترانزستورات في النهاية إلى توفير طاقة خرج أكبر لمكبر الصوت. الرسم التخطيطي لإصدار مكبر الصوت الخاص بي موجود أدناه.

هذه صورة للوحات تم تجميعها وفقا لهذه الدائرة مع ترانزستورات توشيبا 2SA1943 و2SC5200.

إذا نظرت عن كثب، يمكنك أن ترى على لوحة الدائرة المطبوعة جنبًا إلى جنب مع جميع المكونات وجود مقاومات متحيزة، وهي من نوع الكربون بقدرة 1 واط. اتضح أنها أكثر ثباتًا للحرارة. عند تشغيل أي مكبر صوت عالي الطاقة، يتم إنشاء كمية هائلة من الحرارة، لذا فإن الحفاظ على تصنيف ثابت للمكون الإلكتروني عند تسخينه يعد شرطًا مهمًا لتشغيل الجهاز عالي الجودة.

تعمل النسخة المجمعة من مكبر الصوت بتيار يبلغ حوالي 1.6 أمبير وجهد 35 فولت. ونتيجة لذلك، يتم تبديد 60 واط من الطاقة المستمرة على الترانزستورات في مرحلة الإخراج. يجب أن أشير إلى أن هذا لا يمثل سوى ثلث القوة التي يمكنهم التعامل معها. حاول أن تتخيل مقدار الحرارة المتولدة على المشعات عند تسخينها إلى 40 درجة.

علبة مكبر الصوت مصنوعة يدويًا من الألومنيوم. اللوحة العلوية ولوحة التركيب بسمك 3 مم. يتكون الرادياتير من جزأين، أبعاده الإجمالية 420 × 180 × 35 ملم. السحابات - براغي، معظمها برأس غاطس من الفولاذ المقاوم للصدأ وخيط M5 أو M3. تمت زيادة عدد المكثفات إلى ستة، وتبلغ سعتها الإجمالية 220.000 ميكروفاراد. تم استخدام محول حلقي بقدرة 500 واط لتزويد الطاقة.

مكبر للصوت إمدادات الطاقة

يمكن رؤية جهاز مكبر الصوت الذي يحتوي على قضبان نحاسية ذات تصميم مناسب بوضوح. يتم إضافة حلقي صغير للتحكم في التدفق تحت سيطرة دائرة حماية التيار المستمر. يوجد أيضًا مرشح تمرير عالي في دائرة إمداد الطاقة. على الرغم من بساطته، يجب أن يقال البساطة الخادعة، فإن طوبولوجيا اللوحة الخاصة بهذا مكبر الصوت تنتج صوتًا كما لو كان بدون أي جهد، مما يعني بدوره إمكانية تضخيمه اللانهائي.

مخططات الذبذبات لتشغيل مكبر الصوت

3 ديسيبل عند 208 كيلو هرتز

موجة جيبية 10 هرتز و 100 هرتز

موجة جيبية 1 كيلو هرتز و 10 كيلو هرتز

إشارات 100 كيلو هرتز و1 ميجا هرتز

موجة مربعة 10 هرتز و 100 هرتز

موجة مربعة 1 كيلو هرتز و 10 كيلو هرتز

إجمالي الطاقة 60 واط، قطع تناظر 1 كيلو هرتز

وبالتالي، يصبح من الواضح أن تصميم UMZCH البسيط وعالي الجودة لا يتم بالضرورة باستخدام الدوائر المتكاملة - فقط 8 ترانزستورات تسمح لك بتحقيق صوت لائق بدائرة يمكن تجميعها في نصف يوم.