Umzch šema: vrste, opis, uređaj, nalog za montažu

Mnogi ljudi su upoznati sa situacijom kada neki uređaj reprodukuje zvuk, ali to ne čini tako glasno koliko bismo željeli. Šta učiniti? Možete kupiti drugu opremu za reprodukciju zvuka, a možete kupiti i pojačalo snage audio frekvencije (u daljem tekstu UMZCH). Štaviše, pojačalo se može sastaviti vlastitim rukama.

Da biste to učinili, trebat će vam samo osnovno znanje o elektronici, poput sposobnosti razlikovanja emitera, baze i kolektora u bipolarnom tranzistoru, odvodu, izvoru, kapiji na terenu, kao i drugim elementarnim aspektima.

Zatim će biti opisani najvažniji parametri zvučnih pojačala snage, koje treba poboljšati kako bi se postiglo veće pojačanje, kao i najjednostavnija kola ovih uređaja sastavljena na različitim glavnim komponentama kao što su elektronske lampe, tranzistori, operativna pojačala i integrisana kola.

Pored toga, članak će razmotriti šemu visokokvalitetnog UMZCH-a. To će uticati na njegov sastav, parametre, kao i karakteristike dizajna. Sukhovljeva umzch šema će se takođe uzeti u obzir.

Umzch parametri

Najvažniji parametar pojačala snage je faktor pojačanja. Predstavlja omjer izlaznog signala i ulaznog signala i podijeljen je u tri odvojena parametra:

1. Trenutni dobitak. K_I = I_vx Ja ... _vx.
2. Voltage dobitak. K_U = U_vx U_vx.
3. Pojačanje snage. K_P = P_izlaz / P in.

U slučaju UHF-a, razumnije je uzeti u obzir pojačanje snage, jer upravo ovaj parametar treba pojačati, iako je glupo poricati da količina snage – i ulazna i izlazna – ovisi o vrijednostima struje i napona.

Naravno, pojačala imaju i druge parametre kao što je faktor izobličenja pojačanog signala, ali nisu toliko važni u poređenju sa faktorima pojačanja.

Ne zaboravite da ne postoje savršeni uređaji. Ne postoji UMZCH sa ogromnim dobitkom, lišenim drugim nedostacima. Uvek morate žrtvovati neke parametre zarad drugih.

UMZCH na elektrovakuumskim uređajima

Elektro-vakuumski uređaji su uređaji koji u svom dizajnu sadrže tikvicu koja sadrži vakuum ili određeni gas, kao i najmanje dve elektrode-katodu i anodu.

Unutar tikvice može biti tri, pet ili čak osam dodatnih elektroda. Lampa sa dve elektrode naziva se dioda (ne treba mešati sa poluprovodničkom diodom), sa tri-trioda, sa pet-pentoda.

Pojačala snage na elektronskim lampama su veoma cenjena kako među običnim ljubiteljima muzike tako i među profesionalnim muzičarima, jer lampe daju najviše" čistog " pojačanja.

To je dijelom posljedica činjenice da elektroni ubrizgani iz katode na putu do anode ne nailaze na otpor i dostižu cilj u nepromijenjenom stanju – nisu modulirani ni po gustini ni po brzini.

Cijevi amplifiers su najskuplji od svih koji su na tržištu. To je zbog činjenice da su elektro-vakuumski uređaji prestali da se masovno koriste u prošlom veku, odnosno njihovo puštanje u velike serije postalo je neisplativo. Ovo je komad proizvoda. Ali takvi UMZCH definitivno vrijede svog novca: u poređenju sa popularnim analozima, čak i na integriranim krugovima, razlika se jasno čuje. A ne u korist mikročipova.

Naravno, nije potrebno sami sastavljati Cijevna pojačala, možete ih kupiti u specijalizovanim prodavnicama. Troškovi pojačala na električnim vakuumskim uređajima počinju od ₽50.000. Možete pronaći relativno jeftine korištene opcije (čak i do 10.000₽), ali su možda lošeg kvaliteta. Koliko koštaju dobra pojačala za lampe? Od ₽100.000. Koliko koštaju veoma dobra pojačala? Od nekoliko stotina hiljada rubalja.

Postoji mnogo umzch šema na lampama, elementarni primjer će biti razmatran u ovom odjeljku.

Najjednostavnije amplifier se može montirati na triodu. Spada u klasu jednotaktnih umzch kola. U triodi, treća elektroda je kontrolna mreža koja reguliše struju anode. Na njega je spojen naizmjenični napon i uz pomoć veličine i polariteta izvornog signala možete smanjiti ili povećati struju anode.

Ako povežete negativan veliki potencijal na mrežu, elektroni će se taložiti na njoj i struja u krugu će biti nula. Ako se na mrežu primeni pozitivan potencijal, elektroni od katode do anode će nesmetano proći.

Podešavanjem anodne struje moguće je promijeniti radnu tačku triode na volt-amper karakteristici. To vam omogućuje podešavanje količine struje i pojačanja napona (kao rezultat snage) ovog električnog vakuumskog uređaja.

Da biste sastavili najjednostavnije pojačalo na triodi, morate spojiti naizmjenični izvor energije na upravljačku mrežu, primijeniti nulti potencijal na katodu, pozitivan na anodu. Otpor balasta obično je po ezan s anodom. Teret treba ukloniti između otpora balasta i anode.

Da bi se poboljšao kvalitet pojačanog signala, filter kondenzator se može spojiti na opterećenje serijski ili paralelno (u zavisnosti od konkretnog slučaja), kondenzator i otpornik spojeni paralelno na katodu, a jednostavan razdjelnik napona dva otpornika mogu se spojiti na kontrolnu mrežu.

Teoretski, pojačalo snage može se sastaviti na klystronu prema umzch krugovima na lampama. Klystron je elektro-vakuumski uređaj, po dizajnu sličan diodi, ali ima dva dodatna izlaza koji služe za ulaz i izlaz signala. Pojačanje u ovom uređaju nastaje zbog modulacije protoka elektrona koje katoda emituje prema kolektoru (analog anode), prvo po brzini, a zatim po gustini.

UHF na bipolarnim tranzistorima

Bipolarni tranzistor-sinteza dvije diode. To je ili p-n-p ili n-p-n element sa sljedećim komponentama:

• emiter;
• base;
• sakupljač.

Brzina i pouzdanost tranzistora su generalno veći nego kod elektro-vakuumskih uređaja. To nije tajna, to u početku elektronski Računari radili su na lampama, ali čim su se pojavili tranzistori, potonji su brzo zamijenili svoje pretpotopne konkurente i uspješno se koriste do danas.

Zatim će se uzeti u obzir primjer korištenja n-p-n Tranzistora u krugu pojačala snage. Važno je napomenuti da su elektroni (n) nešto brži od rupa( p), odnosno performanse n-p-n i p-n-p tranzistora se ne razlikuju u korist potonjih.

Još jedna važna nijansa je da bipolarni tranzistori imaju nekoliko sklopnih krugova:

1. Sa zajedničkim emiterom (najpopularnijim).
2. Sa zajedničkom bazom.
3. Sa zajedničkim kolekcionarom.

Svi krugovi imaju različite parametre pojačanja. Sljedeći umzch krug ima uključivanje sa zajedničkim emiterom.

Da biste sastavili jednostavno pojačalo na n-p-n tranzistoru, morate spojiti naizmjenični napon na njegovu bazu, pozitivan potencijal na kolektor i negativan potencijal na emiter. I ispred baze, i ispred kolektora, i ispred emitera, treba postaviti ograničavajuće otpore. Teret se uklanja između balastnog otpora sakupljača i samog sakupljača.

Kao i u slučaju elektro-vakuumskog pojačala na triodi, za poboljšanje kvaliteta pojačanja u ovom krugu možete:

• instalirajte razdjelnik napona i kondenzator filtera ispred baze;
• ugradite kondenzator i otpornik spojen paralelno s emiterom;
• , uključite filterski kondenzator na teret za uklanjanje buke i smetnji.

Ako su dvije takve faze pojačanja povezane u seriju, tada se njihovi koeficijenti pojačanja mogu međusobno pomnožiti. Ovo će, naravno, značajno zakomplikovati dizajn uređaja, ali će vam omogućiti da postignete veći dobitak. Međutim, ove kaskade neće biti moguće povezati neograničeno: što je više pojedinačnih pojačala spojeno u seriju, veća je šansa da pređu u zasićenost.

Ako tranzistor radi u načinu zasićenja, tada ne može biti govora o bilo kakvim pojačavajućim svojstvima. Ovo se može vidjeti ako pogledate volt-amper karakteristiku: radna tačka tranzistora je na horizontalnom dijelu ako radi u načinu zasićenja.

UMZCH na tranzistoru sa efektom polja

Zatim će biti dat krug tranzistora tipa UMZCH na MOSFET (metal-oksid-poluprovodnik-standardna struktura tranzistora sa efektom polja) .

Struktura tranzistora sa efektom polja nema mnogo zajedničkog sa bipolarnim tranzistorima. Štaviše, njihov princip rada ni na koji način nije sličan principu rada bipolarnih analoga.

Tranzistore sa efektom polja kontroliše električno polje (bipolarni - strujom). Ne konzumiraju struju i otporni su na gama zračenje, koje se takođe naziva radioaktivno zračenje. Ova posljednja činjenica teško da može biti korisna muzičarima koji žele sastaviti zvučno pojačalo snage, ali u industriji je ova karakteristika tranzistora s efektom polja visoko cijenjena.

Njihov glavni nedostatak je što ne djeluju dobro sa statičkim elektricitetom. Naboj ove prirode porijekla može onemogućiti tranzistore ovog tipa. Svaki nemaran dodir prsta prije kontakta elementa može oštetiti tranzistor.

Ove karakteristike treba uzeti u obzir prilikom montiranja pojačala snage na ovim elektronskim komponentama.

Kako sastaviti UMZCH kolo na tranzistoru sa efektom polja vlastitim rukama? Dovoljno je slijediti sljedeća uputstva.

Jednostavno UHF kolo na tranzistoru sa efektom polja može se sastaviti pomoću tranzistora sa efektom polja sa p-n spojnicom sa kanalom N-tipa. Dizajn je sličan onom opisanom prilikom sklapanja pojačala na bipolarnom tranzistoru, samo je kapija zauzela mjesto baze, kolektor-odvod, izvor emitera.

UMZCH na operativnom pojačalu

Operativni pojačavač (u daljem tekstu OP AMP) je elektronska komponenta sa dva ulaza-invertujući (menja signal u fazi za 180 stepeni) i neinvertujući (ne menja fazu signala) - kao i jednim izlazom i par kontakata for snaga. Ima malu vrijednost nultog ofset napona i ulaznih struja. Ovaj uređaj ima veoma visok dobitak.

Op-amp može da radi u dva režima:

• pojačavač;
• u generatorskom režimu.

Da bi op-amp radio u načinu pojačavanja, potrebno je na njega spojiti negativno povratno kolo. To je otpornik koji je jednim pinom spojen na Op–amp izlaz, a drugim na invertni ulaz.

Ako povežete isto kolo na ne-invertujući ulaz, dobićete pozitivno kolo povratne informacije i op-amp će početi da radi kao generator signala.

Postoji nekoliko vrsta pojačala sastavljenih na op-amp:

1. Inverting-pojačava signal i mijenja njegovu fazu za 180 stepeni. Da biste dobili invertno amplifier na op-amp, morate uzemljiti ne-invertujući ulaz op-amp i poslati signal invertujućem koji treba da se pojača. Istovremeno, ne smijemo zaboraviti na lanac negativnih povratnih informacija.
2. Bez invertovanja-pojačava signal bez promjene njegove faze. Da biste sastavili ne-invertirajuće amplifier, potrebno je da povežete negativno povratno kolo na OP amp, uzemljite invertirajući ulaz i pošaljete signal ne-invertirajućem op amp kontaktu.
3. Diferencijal-pojačava diferencijalne signale (signale koji se razlikuju po fazi, ali su isti po amplitudi i frekvenciji). Da biste dobili diferencijalno pojačalo, potrebno je da povežete ograničavajuće otpornike na Op-amp ulaze, ne zaboravite na krug negativne povratne sprege i primenite dva signala na ulazne kontakte: signal pozitivnog polariteta mora se primeniti na neinvertujući ulaz, negativan na invertujući ulaz.
4. Mjerenje-modifikovana verzija diferencijalnog pojačala. Mjerno pojačalo obavlja istu funkciju kao i diferencijalno pojačalo, samo što ima mogućnost podešavanja pojačanja pomoću potenciometra koji povezuje ulaze dva op-ampera. Dizajn takvog pojačala je znatno komplikovaniji i uključuje ne jedan, već tri op-ampera.

Koje su poteškoće u radu sa operativnim pojačalima? Za krugove s op-amp-om ponekad je teško pronaći odgovarajuće komponente poput otpornika i kondenzatora, jer je pažljiva koordinacija elemenata potrebna ne samo nominalnim vrijednostima, već i materijalima.

UMZCH na integrisanim krugovima

Integrisana kola su uređaji posebno dizajnirani za obavljanje određenog zadatka. U slučaju UMZCH-a, jedan mali čip zamjenjuje veliku kaskadu tranzistora, operativnih pojačala ili elektro-vakuumskih uređaja.

Trenutno su TDA čipovi sa različitim serijskim brojevima veoma popularni, na primer, TDA7057Q ili TDA2030. Postoji ogroman broj umzch kola na mikročipovima.

U svom sastavu imaju veliki broj otpornika, kondenzatora i operativnih pojačala, opremljenih u vrlo malom kućištu, čija veličina ne prelazi kovanice nominalne vrijednosti 1 ili 2 rubalja.

Dizajn UMZCH-a

Prije kupovine potrebni dijelovi i urezuje provodnike na tekstolitnoj ploči, potrebno je odrediti vrijednosti otpornika i kondenzatora, kao i odabrati potrebne modele tranzistora, operativnih pojačala ili integriranih kola.

To se može učiniti na računaru pomoću posebnog software, , na primjer, NI Multisim. Ovaj program sadrži veliku bazu elektronskih komponenti. Uz njegovu pomoć možete simulirati rad bilo kojeg elektronskog uređaja, čak i uzimajući u obzir greške, provjerite operativnost kola.

Uz pomoć takvog softvera, posebno je pogodno za testiranje šema moćnog UMZCH-a.

Stereo ampkola lifiera na 200W tranzistorima

Šema o kojoj se govori u ovom odeljku je mnogo komplikovanija od gore opisanih. Ali njegova pojačavajuća svojstva su bolja od onih dizajna baziranih na bipolarnim tranzistorima sa efektom polja, kao i operativnim pojačalima i integrisanim krugovima, koji su već citirani u članku.

Ovaj uređaj se sastoji od sljedećih elemenata:

1. Otpornici.
2. Kondenzatori (oba polarna, i nepolarni).
3. Diode.
4. Zener dioda.
5. Osigurači.
6. Bipolarni tranzistori tipa n-p-n.
7. Bipolarni tranzistori tipa p-n-p.
8. Izolovani tranzistori sa efektom polja kapije sa kanalom P-tipa.
9. Izolovani tranzistori sa efektom polja kapije sa kanalom N-tipa.

Parametri ovog pojačala snage:

1. P_{Nazivni izlaz} = 200 W (za svaki kanal).
2. U_{izlazna faza napajanja} = 50 V (dozvoljeno je malo odstupanje).
3. I_{ostatak izlazne faze} = 200 mA.
4. I_{ostatak jednog izlaznog tranzistora} = 50 mA.
5. U_sensitivity = 0,75 V.

Svi glavni dijelovi ovog uređaja (transformator, sistem hlađenja u obliku radijatora i sama ploča) nalaze se na eloksiranoj šasiji od duraluminskog lima, čija je debljina 5 mm. Prednja ploča uređaja i dugmad za kontrolu jačine zvuka izrađeni su od istog materijala.

Transformator sa dva namotaja od 35 V može se kupiti Goto. Poželjno je izabrati toroidno jezgro (testirana je njegova operativnost u ovoj šemi), a snaga bi trebala biti 300 vati.

Jedinica za napajanje za kolo će takođe morati da se sastavi nezavisno u skladu sa UMZCH šemom napajanja. Za njegovo projektovanje biće vam potreban osigurač, transformator, diodni most, kao i četiri polarna kondenzatora.

Dijagram napajanja UMZCH dat je u istom dijelu.

Tri jednostavne istine koje vrijedi zapamtiti prilikom montiranja bilo kojeg električnog kola:

1. Potrebno je posmatrati polaritet polarnih kondenzatora. Ako pomiješate plus i minus u malom krugu pojačala, tada se neće dogoditi ništa strašno, kolo UMZCH jednostavno neće raditi, ali upravo zbog tako naizgled beznačajne greške pale su rakete s opremom i posadom na brodu.
2. Mora se poštovati polaritet dioda: također je zabranjeno mijenjati katodu s anodom. Za zener diodu ovo je pravilo također relevantno.
3. Glavna stvar je lemiti dijelove samo tamo gdje se na dijagramu nalazi kontaktna tačka. Većina neispravnih električnih kola ne rade tačno iz razloga što instalater nije zalemio delove ili ih zalemio tamo gde to nije potrebno.

Da li je ova šema uključena u jednu od najboljih umzch šema? Moguće. Sve ovisi o željama potrošača.

Sukhovljeva šema

Ako se prethodni krug pojačala snage može sastaviti nezavisno, jer uključuje relativno malo elemenata, onda je bolje da ne sastavljate sukhovski krug pojačala ručno. Zašto?? Zbog ogromnog broja elemenata i veza, postoji velika šansa da pogriješite, zbog čega ćete morati ponoviti cjelokupnu značajnu količinu posla.

U stvari, netačno je nazivati šemu datu u ovom odeljku šemom Sukhov. Ovo je UMZCH visoke vjernosti modela Air Force-2011 (šematski dijagram UMZCH ovog tipa dat je u ovom odjeljku). U svom sastavu ne sadrži tranzistore sa efektom polja, ali uključuje:

1. Zener diodes.
2. Nelinearni otpornici.
3. Konvencionalni otpornici.
4. Polarni i nepolarni kondenzatori.
5. Diode.
6. Bipolarni tranzistori oba tipa.
7. Operativna pojačala.
8. Gas.

Mogućnosti ove inkluzije:

1. P = 150 W na R_opterećenje = 8 oma.
2. Linearnost: od 0,0002 do 0,0003% na frekvenciji od 20 kHz, P = 100 W i_{učitaj r} = 4 oma.
3. Dostupnost podrške za konstantu u = 0 V.
4. Prisutnost kompenzacije otpora žica na naizmjeničnoj struji.
5. Prisutnost trenutne zaštite.
6. Prisutnost zaštite umzch kruga sa U_izlaz = const.
7. Prisutnost glatkog početka.

Takva šema je sastavljena u industrijskom obimu i stane na malu ploču. Ožičenje provodnika i lokacija elemenata mogu se naći na internetu, gdje su ovi materijali slobodno dostupni.

Sheme serije Sukhov jedna su od najboljih šema UMZCH-a.

Rezultat

Pojačalo zvučne snage je veoma popularan uređaj i među profesionalnim muzičarima i među običnim ljubiteljima muzike. UMZCH se izvode kako na bazi elektro-vakuumskih uređaja i tranzistora, tako i na bazi operativnih pojačala, integrisanih kola.

Takve uređaje možete kupiti u specijalizovanim prodavnicama ili ih možete sami napraviti. Što se tiče cene, najskuplji su pojačala na lampama, najjeftiniji su na integrisanim krugovima.

Krugovi UMZCH cijevi imaju veći kvalitet dobitka od integriranog ili tranzistorskog UMZCH-a. Iz tog razloga su ljudi spremni kupiti takve uređaje za ₽50.000, a za ₽100.000, a za ₽450.000.

Kada sami sastavljate pojačala, vrijedi zapamtiti sljedeća pravila:

1. Strogo je zabranjeno miješati polaritete dioda, zener dioda i drugih anodno-katodnih uređaja, kao i polarnih kondenzatora. Ovo je prepuno činjenice da umzch šema sastavljena kao rezultat neće raditi.
2. Prilikom sastavljanja kruga potrebno je lemiti dijelove na kojima se na crtežu nalazi kontaktna tačka. Zvuči kao očigledno pravilo. To je tačno, ali mnogi instalateri zaboravljaju na to.

Ako koristite sve gore navedene preporuke, možete sami sastaviti dobar zvučni pojačavač snage prema umzch šemi na tranzistorima ili drugim elementima.