Beaucoup de gens connaissent la situation lorsqu'un appareil émet du son, mais ne le fait pas aussi fort que nous le souhaiterions. Que faire? Vous pouvez acheter d'autres équipements de reproduction du son ou vous pouvez acheter un amplificateur de puissance à fréquence audio (ci-après UMZCH). De plus, l'amplificateur peut être assemblé à la main.
Pour ce faire, vous n'avez besoin que de connaissances de base en électronique, telles que la capacité de faire la distinction entre l'émetteur, la base et le collecteur dans un transistor bipolaire, le drain, la source, la grille dans le champ, ainsi que d'autres aspects élémentaires.
Ce qui suit décrit les paramètres les plus importants des amplificateurs de puissance audio qui doivent être améliorés afin d'obtenir un gain plus élevé, ainsi que les circuits les plus simples de ces appareils, assemblés sur divers composants de base tels que des tubes à vide, des transistors, amplificateurs opérationnels et circuits intégrés.
De plus, l'article examinera un schéma UMZCH de haute qualité. Sa composition, ses paramètres ainsi que ses caractéristiques de conception seront affectés. Le programme UMZCH Sukhov sera également envisagé.
Paramètres UMZCH
Le paramètre le plus important de l'amplificateurpuissance - facteur d'amplification. Il représente le rapport du signal de sortie au signal d'entrée et est divisé en trois paramètres distincts:
- Gain de courant. KI=Iout / Iin.
- Gain de tension. KU=Uout / Uin.
- Gain de puissance. KP=Pout / Pin.
Dans le cas d'UMZCH, il est plus raisonnable de considérer le gain de puissance, car c'est ce paramètre qui nécessite une amplification, bien qu'il soit insensé de nier que la valeur de puissance - à la fois en entrée et en sortie - dépende du courant et les valeurs de tension.
Bien sûr, les amplificateurs ont d'autres paramètres tels que le facteur de distorsion du signal amplifié, mais ils ne sont pas si importants par rapport au gain.
N'oubliez pas qu'il n'y a pas d'appareils parfaits. Il n'y a pas d'UMZCH avec un gain énorme, dépourvu d'autres inconvénients. Vous devez toujours sacrifier certains paramètres au profit des autres.
UMZCH sur les appareils à électrovide
Les appareils à vide électrique sont des appareils qui contiennent dans leur conception un ballon dans lequel il y a soit un vide, soit un certain gaz, ainsi qu'au moins deux électrodes - une cathode et une anode.
À l'intérieur du flacon, il peut y avoir trois, cinq et même huit électrodes supplémentaires. Une lampe à deux électrodes est appelée une diode (à ne pas confondre avec une diode à semi-conducteur), avec trois - une triode, avec cinq - une pentode.
Amplificateurs de puissance à tubes sous videtrès apprécié des mélomanes ordinaires et des musiciens professionnels, car les tubes offrent l'amplification la plus "propre".
Cela est en partie dû au fait que les électrons injectés depuis la cathode ne rencontrent aucune résistance sur leur chemin vers l'anode et atteignent la cible dans un état inchangé - ils ne sont modulés ni en densité ni en vitesse.
Les amplificateurs à lampes sont les plus chers de tous ceux qui existent sur le marché. Cela est dû au fait que les appareils à électrovide n'étaient plus largement utilisés au siècle dernier, respectivement, leur production en grande quantité est devenue non rentable. Il s'agit d'un produit à la pièce. Mais de tels UMZCH valent vraiment leur argent: par rapport aux analogues populaires, même sur les circuits intégrés, la différence est clairement audible. Et pas en faveur des chips.
Bien sûr, il n'est pas nécessaire d'assembler soi-même des amplificateurs à tubes, vous pouvez les acheter dans des magasins spécialisés. Le coût des amplificateurs sur les appareils à vide commence à partir de ₽ 50 000. Vous pouvez trouver des options d'occasion relativement bon marché (même jusqu'à ₽ 10 000), mais elles peuvent être de mauvaise qualité. Combien coûtent de bons amplis à lampes ? À partir de ₽ 100 000. Combien coûtent de très bons amplificateurs ? A partir de plusieurs centaines de milliers de roubles.
Il y a beaucoup de circuits UMZCH sur les lampes, cette section considérera un exemple élémentaire.
L'amplificateur le plus simple peut être monté sur une triode. Il appartient à la classe des circuits UMZCH à cycle unique. Dans une triode, la troisième électrode est une grille de contrôle qui régule le courant anodique. Une tension alternative y est connectée, et en utilisant l'amplitude et la polarité du signal source, vous pouvez soitréduire ou augmenter le courant d'anode.
Si vous connectez un haut potentiel négatif à la grille, les électrons s'y installeront et le courant dans le circuit sera nul. Si un potentiel positif est appliqué à la grille, les électrons de la cathode à l'anode passeront sans entrave.
En ajustant le courant d'anode, vous pouvez modifier le point de fonctionnement de la triode sur la caractéristique courant-tension. Cela vous permet de régler la quantité d'amplification du courant et de la tension (à la fin - la puissance) de cet appareil à vide électrique.
Pour assembler un amplificateur à triode simple, vous devez connecter une source d'alimentation variable à la grille de contrôle, appliquer un potentiel zéro à la cathode, positif à l'anode. La résistance du ballast est généralement connectée à l'anode. La charge doit être retirée entre le ballast et l'anode.
Pour améliorer la qualité du signal amplifié, vous pouvez connecter un condensateur de filtrage en série ou en parallèle (selon le cas spécifique) à la charge, connecter un condensateur et une résistance connectés en parallèle à la cathode, et connectez un simple diviseur de tension de deux résistances à la grille de contrôle.
Théoriquement, un amplificateur de puissance peut être monté sur un klystron selon les circuits UMZCH sur lampes. Un klystron est un dispositif à électrovide, de conception similaire à une diode, mais ayant deux bornes supplémentaires qui servent à l'entrée et à la sortie d'un signal. L'amplification dans ce dispositif se produit en raison de la modulation du flux d'électrons émis par la cathode vers le collecteur (analogue à l'anode), d'abord en vitesse puis en densité.
UMZCH sur transistors bipolaires
Transistor bipolaire - synthèse de deux diodes. Il s'agit d'un élément p-n-p ou n-p-n avec les composants suivants:
- émetteur;
- base;
- collectionneur.
La vitesse et la fiabilité des transistors sont généralement supérieures à celles des appareils à vide. Ce n'est un secret pour personne qu'au début les ordinateurs électroniques fonctionnaient précisément sur les lampes, mais dès que les transistors sont apparus, ces derniers ont rapidement remplacé leurs concurrents antédiluviens et sont utilisés avec succès à ce jour.
Ensuite, un exemple d'utilisation d'un transistor n-p-n dans un circuit amplificateur de puissance sera considéré. Il est important de noter que les électrons (n) sont légèrement plus rapides que les trous (p), respectivement, les performances des transistors n-p-n et p-n-p ne diffèrent pas en faveur de ces derniers.
Une autre nuance importante est que les transistors bipolaires ont plusieurs circuits de commutation:
- Émetteur commun (le plus populaire).
- Avec une base commune.
- Avec un collecteur commun.
Tous les circuits ont des paramètres de gain différents. Le circuit UMZCH suivant a une connexion d'émetteur commune.
Pour assembler un amplificateur simple basé sur un transistor n-p-n, vous devez connecter une tension alternative à sa base, un potentiel positif au collecteur et un potentiel négatif à l'émetteur. Et devant la base, devant le collecteur et devant l'émetteur, des résistances de limitation doivent être installées. La charge est supprimée entre le lest du collecteur et le collecteur lui-même.
Comme dans le cas de l'électrovideamplificateur triode, pour améliorer la qualité de l'amplification dans ce circuit, vous pouvez:
- installer un diviseur de tension et un condensateur de filtrage devant la base;
- installer un condensateur et une résistance connectés en parallèle à l'émetteur;
- allumez le condensateur de filtrage de la charge pour éliminer le bruit et les interférences.
Si deux de ces étages d'amplification sont connectés en série, leurs gains peuvent être multipliés l'un par l'autre. Ceci, bien sûr, complique considérablement la conception de l'appareil, mais cela permettra d'obtenir une plus grande amplification. Certes, il ne fonctionnera pas de connecter ces cascades indéfiniment: plus les amplificateurs simples sont connectés en série, plus ils risquent d'entrer en saturation.
Si le transistor fonctionne en mode saturation, on ne peut parler de propriétés d'amplification. Vous pouvez le vérifier en regardant la caractéristique courant-tension: le point de fonctionnement du transistor est dans la section horizontale s'il fonctionne en mode saturation.
UMZCH FET
Ensuite, le circuit UMZCH sur des transistors de type MOS (métal-oxyde-semi-conducteur - la structure standard d'un transistor à effet de champ) sera présenté.
La structure des transistors à effet de champ a peu en commun avec les transistors bipolaires. De plus, leur principe de fonctionnement n'a rien à voir avec le principe de fonctionnement des analogues bipolaires.
Les transistors à effet de champ sont contrôlés par un champ électrique (bipolaire - par courant). Ils ne consomment pas de courant et résistent aux rayonnements gamma, également appelésrayonnement radioactif. Il est peu probable que ce dernier fait soit utile aux musiciens qui souhaitent construire un amplificateur de puissance audio, mais dans l'industrie, cette caractéristique des transistors à effet de champ est très appréciée.
Leur principal inconvénient est qu'ils n'interagissent pas bien avec l'électricité statique. Une charge de cette nature d'origine peut désactiver des transistors de ce type. Tout contact négligent du doigt sur le contact de l'élément peut endommager le transistor.
Ces caractéristiques doivent être prises en compte lors de l'assemblage d'amplificateurs de puissance sur ces composants électroniques.
Comment assembler un circuit UMZCH sur un transistor à effet de champ de vos propres mains ? Il suffit de suivre d'autres instructions.
Un simple circuit UMZCH sur un transistor à effet de champ peut être assemblé à l'aide d'un transistor à effet de champ à jonction p-n avec un canal de type n. La conception est similaire à celle décrite lors de l'assemblage d'un amplificateur sur un transistor bipolaire, seule la grille a pris la place de la base, le collecteur - le drain, l'émetteur - la source.
UMZCH sur un amplificateur opérationnel
Un amplificateur opérationnel (ci-après OU) est un composant électronique doté de deux entrées - inverseuse (modifie le signal en phase de 180 degrés) et non inverseuse (ne modifie pas la phase du signal) - ainsi que une sortie et une paire de contacts pour l'alimentation. Il a une faible tension de décalage zéro et des courants d'entrée. Cet appareil a un gain très élevé.
OU peut fonctionner en deux modes:
- en mode ampli;
- en modegénérateur.
Pour que l'ampli-op fonctionne en mode amplification, il est nécessaire de lui connecter un circuit de rétroaction négative. C'est une résistance, qui est connectée avec une sortie à la sortie de l'ampli-op et l'autre - à l'entrée inverseuse.
Si vous connectez le même circuit à une entrée non inverseuse, vous obtiendrez un circuit de rétroaction positive et l'ampli-op commencera à fonctionner comme un générateur de signal.
Il existe plusieurs types d'amplificateurs assemblés sur l'ampli-op:
- Inverting - amplifie le signal et change sa phase de 180 degrés. Pour obtenir un amplificateur inverseur sur un amplificateur opérationnel, vous devez mettre à la terre l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel et appliquer un signal à l'inverseur qui doit être amplifié. Dans ce cas, il ne faut pas oublier le circuit de rétroaction négative.
- Non-inverseur - amplifie le signal sans changer sa phase. Pour assembler un amplificateur non inverseur, vous devez connecter un circuit de rétroaction négative à l'ampli-op, mettre à la terre l'entrée inverseuse et appliquer un signal à la broche non inverseuse de l'ampli-op.
- Differential - amplifie les signaux différentiels (signaux dont la phase diffère mais qui sont identiques en amplitude et en fréquence). Pour obtenir un amplificateur différentiel, vous devez connecter des résistances de limitation aux entrées de l'ampli-op, ne pas oublier le circuit de rétroaction négative et appliquer deux signaux aux contacts d'entrée: un signal de polarité positive doit être appliqué à un non-inverseur entrée, un signal négatif à un inverseur.
- Measuring - une version modifiée de l'amplificateur différentiel. Un amplificateur d'instrumentation remplit la même fonction qu'un amplificateur différentiel, seulementa la capacité de régler le gain à l'aide d'un potentiomètre reliant les entrées de deux amplis-op. La conception d'un tel amplificateur est beaucoup plus compliquée et comprend non pas un, mais trois amplificateurs opérationnels.
Est-il difficile de travailler avec des amplificateurs opérationnels ? Pour les circuits d'ampli-op, il peut parfois être difficile de trouver des composants appropriés tels que des résistances et des condensateurs, car une correspondance soigneuse des éléments est requise non seulement dans les valeurs nominales, mais aussi dans les matériaux.
UMZCH sur les circuits intégrés
Les circuits intégrés sont des dispositifs spécialement conçus pour effectuer une tâche particulière. Dans le cas de l'UMZCH, un petit microcircuit remplace une grande cascade de transistors, d'amplificateurs opérationnels ou d'appareils à vide.
Actuellement, les puces TDA avec différents numéros de série, comme TDA7057Q ou TDA2030, sont très populaires. Il existe un grand nombre de circuits UMZCH sur les microcircuits.
Dans leur composition, ils ont un grand nombre de résistances, de condensateurs et d'amplificateurs opérationnels, équipés dans un très petit boîtier, dont la taille ne dépasse pas 1 ou 2 roubles.
Concevoir UMZCH
Avant d'acheter les pièces nécessaires et de graver les conducteurs sur la carte textolite, il est nécessaire de clarifier les valeurs des résistances et des condensateurs, ainsi que de sélectionner les modèles souhaités de transistors, d'amplificateurs opérationnels ou de circuits intégrés.
Cela peut être fait sur un ordinateur à l'aide d'un logiciel dédié tel que NI Multisim. ÀCe programme a collecté une grande base de données de composants électroniques. Avec son aide, vous pouvez simuler le fonctionnement de n'importe quel appareil électronique, même en tenant compte des erreurs, vérifier l'opérabilité des circuits.
Avec l'aide d'un tel logiciel, il est particulièrement pratique de tester de puissants circuits UMZCH.
Circuit amplificateur stéréo à transistor 200W
Le schéma considéré dans cette section est beaucoup plus compliqué que ceux décrits ci-dessus. Mais ses propriétés amplificatrices sont meilleures que celles des conceptions basées sur des transistors à effet de champ bipolaires, ainsi que des amplificateurs opérationnels et des circuits intégrés, qui ont déjà été cités dans l'article.
Ce produit comprend les éléments suivants:
- Résistances.
- Condensateurs (polaires et non polaires).
- Diodes.
- Diode Zener.
- Fusibles.
- Transistors bipolaires de type N-p-n.
- Transistors bipolaires P-n-p.
- IGFET canal P.
- FET à grille isolée avec canal n.
Paramètres de cet amplificateur de puissance:
- Ppuissance nominale=200W (par canal).
- Upuissance de l'étage de sortie=50V (légère variation autorisée).
- Irepos de l'étage de sortie=200 mA.
- Ireste d'un transistor de sortie=50 mA.
- Usensibilité=0,75 V.
Toutes les pièces principales de cet appareil (transformateur, systèmerefroidissement sous forme de radiateurs et la carte elle-même) sont situés sur un châssis anodisé en feuille de duralumin dont l'épaisseur est de 5 mm. Le panneau avant de l'appareil et les boutons de réglage du volume sont fabriqués dans le même matériau.
Un transformateur à deux enroulements de 35 V peut être acheté prêt à l'emploi. Il est souhaitable de choisir un noyau de forme toroïdale (sa performance a été vérifiée dans ce circuit), et la puissance doit être de 300 W.
L'alimentation du circuit devra également être assemblée indépendamment selon le circuit d'alimentation UMZCH. Pour le construire, vous aurez besoin d'un fusible, d'un transformateur, d'un pont de diodes, ainsi que de quatre condensateurs polaires.
Le circuit d'alimentation UMZCH est donné dans la même section.
Trois vérités simples à retenir lors de l'assemblage de tout circuit électrique:
- Assurez-vous de respecter la polarité des condensateurs polaires. Si vous confondez plus et moins dans un petit circuit amplificateur, rien de grave ne se passera, le circuit UMZCH ne fonctionnera tout simplement pas, mais c'est précisément à cause d'une erreur aussi insignifiante, à première vue, que des fusées avec équipement et équipage à bord sont tombées.
- Veillez à bien respecter la polarité des diodes: il est également interdit d'interchanger la cathode avec l'anode. Pour une diode Zener, cette règle est également pertinente.
- L'essentiel est que vous n'ayez besoin de souder des pièces que là où il y a un point de contact sur le schéma. La plupart des circuits électriques défectueux ne fonctionnent pas précisément parce que l'installateur n'a pas soudé les pièces ou les a soudées là où elles n'étaient pas nécessaires.
Ce schéma est-il inclus dans l'un des meilleurs schémas UMZCH ? Peut-être. Tout dépend dedésirs du consommateur.
Schéma de Sukhov
Si le circuit amplificateur de puissance précédent peut être assemblé indépendamment, car il comprend relativement peu d'éléments, il est préférable de ne pas assembler le circuit amplificateur Sukhov manuellement. Pourquoi? En raison du grand nombre d'éléments et de connexions, il y a de fortes chances de faire une erreur, à cause de laquelle toute quantité de travail importante devra être refaite.
En fait, il est incorrect d'appeler le schéma donné dans cette section le schéma de Sukhov. Il s'agit d'un UMZCH haute fidélité du modèle VVS-2011 (un schéma de principe de l'UMZCH de ce type est donné dans cette section). Dans sa composition, il ne contient pas de transistors à effet de champ, mais il comprend:
- Diodes Zener.
- Résistances non linéaires.
- Résistances régulières.
- Condensateurs polaires et non polaires.
- Diodes.
- Transistors bipolaires des deux types.
- OpAmps.
- Accélérateur.
Possibilités de cette inclusion:
- P=150W à Rcharge=8 ohms.
- Linéarité: 0,0002 à 0,0003 % à 20 kHz, P=100 W et Rload=4 ohm.
- Prise en charge de la constante U=0 V.
- Compensation de résistance de fil CA disponible.
- Présence de protection de courant.
- Présence de protection du circuit UMZCH de Uexit=const.
- Disponibilité du démarrage progressif.
Ce circuit est assemblé à l'échelle industrielle et tient sur une petite carte. La disposition des conducteurs et l'emplacement des éléments peuvent être trouvés sur Internet,où ces matériaux sont librement disponibles.
Les schémas de la série Sukhov sont l'un des meilleurs schémas UMZCH.
Résultat
Un amplificateur de puissance sonore est un appareil très populaire parmi les musiciens professionnels et les mélomanes ordinaires. UMZCH sont réalisées à la fois sur la base de dispositifs à vide et de transistors, et sur la base d'amplificateurs opérationnels, de circuits intégrés.
De tels appareils peuvent être achetés dans des magasins spécialisés, ou vous pouvez fabriquer les vôtres. En termes de prix, les amplificateurs à tubes sont les plus chers et les circuits intégrés sont les moins chers.
Les circuits à tubes UMZCH ont une qualité de gain supérieure à celle des circuits UMZCH intégrés ou à transistors. C'est pour cette raison que les gens sont prêts à acheter de tels appareils pour 50 000 ₽, 100 000 ₽ et 450 000 ₽.
Lorsque vous assemblez vous-même des amplificateurs, rappelez-vous les règles suivantes:
- Il est strictement interdit de confondre les polarités des diodes, diodes zener et autres dispositifs anode-cathode, ainsi que des condensateurs polaires. Cela se traduit par le fait que le circuit UMZCH assemblé en conséquence ne fonctionnera pas.
- Lors de l'assemblage du circuit, vous devez souder les pièces où il y a un point de contact sur le dessin. Cela ressemble à la règle évidente. C'est vrai, mais de nombreux installateurs l'oublient.
Si vous utilisez toutes les recommandations données ci-dessus, vous pouvez assembler vous-même un bon amplificateur de puissance sonore selon le circuit UMZCH sur des transistors ou d'autres éléments.
