Транзисторный предварительный усилитель

Не менее важной частью УНЧ чем усилитель мощности является так же и предварительный усилитель в котором осуществляется не только предварительное усиление сигнала, но и его частотная коррекция с помощью регулятора тембра.

На сайте Радиочипи показана простая электрическая схема предварительного УНЧ с регулятором тембра по низким и высоким частотам и регулятором громкости. На транзисторе VT1 выполнен не столько предварительный усилитель, сколько активный регулятор тембра.

Тембр по низким частотам регулируется переменным резистором R2. Тембр по высоким частотам регулируется переменным резистором R4. Частото-зависимый мост включен между входом и выходом каскада на VT1, превращая его в регулируемый активный фильтр.

Входной сигнал поступает сразу на схему регулировки тембра без каких-то предварительных каскадов. Если выходное сопротивление источника сигнала небольшое это вполне допустимо. Но при высокоомном выходе, например, если источником сигнала должен служить старый проигрыватель виниловых дисков с пьезоэлектрическим звукоснимателем, нужно сделать

предварительный каскад для повышения входного сопротивления, например, по схеме эмиттерного повторителя, как показано на рисунке 2. В этом случае входной сигнал поступает на базу VT2, а сигнал на вход активного регулятора тембра снимается с его эмиттера. Режим работы каскада устанавливается подбором сопротивления резистора R10.

Режим работы по постоянному току каскада на транзисторе VT1 задает делитель напряжения R5-R6. Переменный резистор R9 служит для регулировки громкости. С него сигнал подается на усилитель мощности звуковой частоты. Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже напряжения питания.

Автор

Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах

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 . 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, .

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 . УНЧ по схеме на рис. 9 при коэффициенте гармоник менее 1% имеет коэффициент усиления 100 .

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 . 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 . 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.

Предварительный усилитель на полевом транзисторе

jarick 12-01-2016, 05:33 15 840 Звук и акустика / Усилители

Диод VD1 в схеме выполняет функцию защиты от дурака от случайной переполюсовки, поскольку конструктивные особенности разъема батареи «Крона» не исключают такой возможности. Диод лучше применить германиевый, поскольку падение напряжения на нем будет меньше. Но это совершенно не критично, его можно заменить любым маломощным кремниевым диодом, например КД521, КД522, 1N4148 и т.п.

Размеры его деталей следующие:

Разводка печатной платы в Dip Trace (скачиваний: 246)

0

Идея

0

Описание

0

Исполнение

Итоговая оценка: 0.0 из 10 (голосов: 0 / История оценок)

ОК

+10

На сайте радиочипи представлены принципиальные схемы сабвуферов, собранные своими руками

С недавних пор для регулирования громкости и тембра звука в звуковоспроизводящих устройствах используются активные регуляторы, органы управления которых включены в цепи отрицательной обратной связи, охватывающие один или несколько усилительных каскадов. В отличие от пассивных схем регулирования, активные системы в звукотехнике Hi-Fi при одном и том же количестве элементов имеют большее отношение сигнал/шум и меньшие нелинейные искажения. Рассмотрим несколько детальнее вопрос о нелинейных искажениях для активных регуляторов громкости и тембра. Поставим вопрос: каков допустимый уровень нелинейных искажений, вносимых предусилителем?

Прежде чем ответить на этот вопрос, отметим, что ряд любительских и промышленных разработок активных регуляторов громкости и тембра (включая и фирмы «Technics» и «SONY») имеют достаточно высокий процент нелинейных искажений. Для понимающих красивой сказкой является рекламное сообщение SONY и Technics о достигнутом коэффициенте нелинейных искажений 0,00008% (?!) в режиме класса «А»!

Реальность же совершенно иная коэффициент нелинейных искажений Кни в диапазоне 20 Гц…20 кГц находится между 0,06 и 0 3%. Если используется активный регулятор с одним транзистором, то при выходном напряжении порядка 1 В и максимальном подъеме АЧХ 15…20 дБ, К„и не менее 0,2…0,6%, а для регулятора с двумя транзисторами, образующими эмиттерный повторитель, Кни в самом лучшем случае будет равен 0,1…0,2%.

Сигнал, прошедший через устройство с коэффициентом нелинейных искажений 0,3%, невозможно отличить от сигнала, не имеющего искажений. Однако в выходном сигнале обычно имеются не замечаемые на слух искажения, которые могут стать слышимыми, если регулятор громкости и тембра имеет высокий Кни.

Таким образом, для того чтобы нелинейные искажения, вносимые различными каскадами звуковоспроизводящего устройства, были пренебрежимо малы, они должны быть гораздо меньше норм, регламентируемых стандартами DIN, МЕК, BDC и т.д. Разумным значением для Кни регулятора громкости и тембра будет 0,02…0,05%. Такого коэффициента можно достичь с помощью относительно простой, но оптимизированной схемы.

Вниманию любителей Hi-Fi предлагается модуль с активным регулятором громкости и тембра звука, являющийся, по существу, высококачественным стереопредусилителем. На его вход могут подаваться сигналы от различных источников величиной 250…300 мВ, а к выходу можно подключать УМЗЧ с номинальным входным напряжением 0,75… 1 В.

Электрическая схема одного из каналов модуля приведена на рис.1. Он состоит из истокового повторителя VT1, активных регуляторов громкости и тембра на транзисторах VT2, VT3 и VT4, VT5 соответственно, а также стабилизатора напряжения питания на транзисторах VT6, VT7 и диоде Зенера (стабилитроне) VD1. Для того чтобы коэффициент нелинейных искажений не превышал указанной выше величины для всего устройства, уровень сигнала на затворе VT1 не должен превышать 25 мВ. Поэтому делитель R1, R2 включен на входе каскада с VT1, а не после него, как это делается обычно.

Такого уровня вполне достаточно для получения большого отношения сигнал/шум. Сопротивление входного делителя выбрано сравнительно малым, чтобы уменьшить чувствительность устройства к помехам. Использование истокового повторителя на входе предусилителя значительно увеличивает возможности его применения. Если требуется чувствительность 25 мВ и Zвx~5 МОм, сигнал подается непосредственно через конденсатор С1, а делитель R1, R2 не используется.

Если на вход данного предусилителя включается проигрыватель с пьезокерамическим звукоснимателем, делитель необходимо рассчитывать заново. В этом случае R1 увеличивается до 2 Мом, a R2 — до 51 кОм. В случае, если этот модуль используется с магнитофоном или декой, входной каскад можно не ставить, поскольку корректирующие предусилители этих источников сигналов имеют достаточно низкое выходное сопротивление.

Сигнал тогда подается непосредственно на С2, однако при этом необходимо поменять его полярность по сравнению с указанной на рис.1; после этого сигнал подается на делитель из резисторов 8,2 кОм (к +Un) и 910 Ом (к общему проводнику). Из схемы видно, что усилители каждого из активных регуляторов одинаковы — имеются только небольшие различия в номиналах некоторых элементов

Благодаря использованию малошумящих транзисторов с большим коэффициентом усиления (h31э), усиление каждого из усилителей без отрицательной обратной связи примерно равно 1500. Это дает возможность уменьшить нелинейные искажения почти на порядок по сравнению с активными регуляторами громкости и тембра, выполненными по стандартной схеме.

Элементы С2, R6, СЗ, R8, R12, С4, входящие в цепь частотно-зависимой отрицательной обратной связи активного регулятора громкости, подобраны так, что при данном выходном сопротивлении истокового повторителя (600…100 Ом) обеспечивается наилучшая тонкомпенсация во всем диапазоне регулирования. Необходимый подъем АЧХ на НЧ и ВЧ при малом уровне громкости обеспечивается С4 и СЗ. Емкость С2 выбирается из условия, чтобы при максимальной громкости отсутствовал подъем на НЧ.

Громкость звука регулируется сдвоенным переменным резистором с логарифмической характеристикой без отдельных выводов для тонкомпенсации. Максимальное напряжение на выходе активного регулятора громкости при выбранном напряжении питания (+12 В) примерно равно 3 В. Исходя из этого обстоятельства, коэффициент передачи регулятора тембра на частоте 1 кГц выбран равным трем.

Это позволяет сохранять одним и тем же выходное напряжение на выходе рассматриваемого предусилителя независимо от положения движков сдвоенных резисторов R20 (для регулирования НЧ) и R22 (для ВЧ). При использовании этой части модуля в других устройствах или любительских конструкциях необходимо иметь в виду, что выходное сопротивление предыдущего усилительного каскада не должно превышать 700 Ом.

В модуле имеется стабилизатор постоянного напряжения +12 В, что дает возможность использовать нестабилизированный источник питания с напряжением в пределах 15…25 В. Кроме упомянутого стабилизатора на дискретных элементах, можно использовать также и трехвыводной интегральный стабилизатор 7812 в корпусе ТО-3. Элементы обоих каналов предусилителя монтируются на общей печатной плате, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Топология платы со стороны пайки и с монтажной стороны в масштабе 1:1 приведена на рис.2а и б

Детали. Кроме указанных на схеме предусилителя, в модуле могут быть использованы и другие малошумящие и высокочастотные транзисторы. Вместо КП303Е (для VT1) можно использовать и 2N3819; BF245B, С; BF256A, В. С; BFW11. Транзисторы VT2 и VT4малошумящие, типа n-p-n; VT2 должен иметь h31э не меньше 400, a VT4 не меньше 300. Кроме указанных, для VT2 и VT4 можно использовать и ВС239С; ВС169С; ВС149С; 2Т3168С; КТ3102Г.

Что же касается VT3 и VT5, то это малошумящие р-n-р транзисторы с h31э не меньше 100. Кроме указанных, для VT3 и VT5 можно использовать ВС309В, С; ВС152В, С; ВС159С; 2Т3309В, С; КТ3107Г. Для стабилизатора VT6, кроме упомянутого КТ315Г, можно использовать и КТ315Б, ВС547В, ВС237В, 2Т3167В или ВС107В; VT7 можно заменить на 2N1041K. Выбор диода Зенера VD1 довольно критичен он должен иметь UCT= (7,2…7.3) В.

Лучше всего заменить VD1 на диод Зенера с Uст = 6,8 В, и последовательно подключить к нему в прямом направлении один или два кремниевых диода. Для диодов можно использовать 2Д5607, КД503А, КД522Б и др. Для нормального функционирования схемы напряжение на выходе стабилизатора должно находиться в пределах 12…12.4 В. Резисторы и конденсаторы должны быть малогабаритными. Для электролитического конденсатора С2 желательно выбрать тип с допуском ±10% от номинальной величины.

Емкость С4 должна составлять 1/20 емкости С2. Для обеспечения высокой надежности желательно для VT7 использовать небольшой радиатор, например, типа «Звезда». Настройка модуля сводится к подбору R4, определяющему режим VT1 на постоянном токе; его нужно выбрать так, чтобы на истоке было +6 В по отношению к общему проводу.

Режим работы усилителей, реализованных на транзисторах VT2, VT3 и VT4, VT5, выбран так, что напряжения на эмиттерных переходах первых транзисторов фиксированы. Эти напряжения слабо зависят от температуры. Необходимо отметить, что рассмотренный предусилитель удобен для использования с входным корректирующим предусилителем с выходным уровнем 250…300 мВ на нагрузке 100…160 кОм. Его также можно использовать в мультимедийных системах: его вход хорошо согласуется с линейным выходом «звуковой карты» (sound blaster-card).