Підсилювач своїми руками: ламповий, на транзисторах, на мікросхемах

- Сусід запарити по батареї стукати. Зробив музику голосніше, щоб його не чути.
(З фольклору аудиофилов).

Епіграф іронічний, але аудіофіла зовсім не обов'язково «хворий на всю голову» з фізіономією Джоша Ернеста на брифінгу з питань відносин з РФ, якого «пре» від того, що сусіди «щасливі». Хтось хоче слухати серйозну музику вдома як в залі. Якість апаратури для цього потрібно таке, яке у любителів децибел гучності як таких просто не поміщається там, де у розсудливих людей розум, але у останніх оно за розум заходить від цін на відповідні підсилювачі (УМЗЧ, підсилювач потужності звукової частоти). А у кого-то попутно виникає бажання долучитися до корисних і захоплюючим сферам діяльності - техніці відтворення звуку і взагалі електроніці. Які в століття цифрових технологій нерозривно пов'язані і можуть стати високоприбуткової і престижною професією. Оптимальний в усіх відношеннях перший крок в цій справі - зробити підсилювач своїми руками: саме УМЗЧ дозволяє з початковою підготовкою на базі шкільної фізики на одному і тому ж столі пройти шлях від найпростіших конструкцій на піввечора (які, тим не менш, непогано «співають») до найскладніших агрегатів, через які із задоволенням зіграє і хороша рок-група. Мета даної публікації - висвітлити перші етапи цього шляху для початківців і, можливо, повідомити дещо нове досвідченим.

найпростіші

Отже, для початку спробуємо зробити підсилювач звуку, який просто працює. Щоб грунтовно вникнути в звукотехніки, доведеться поступово освоїти досить багато теоретичного матеріалу і не забувати в міру просування збагачувати багаж знань. Але будь-яка «розумність» засвоюється легше, коли бачиш і мацати, як вона працює «в залізі». У цій статті далі теж без теорії не обійдеться - в тому, що потрібно знати спочатку і що можливо пояснити без формул і графіків. А поки досить буде вміння паяти електропаяльником і користуватися мультітестером.

Примітка: якщо ви до сих пір не паялі електроніку, врахуйте - її компоненти можна перегрівати! Паяльник - до 40 Вт (краще 25 Вт), максимально допустимий час пайки без перерви - 10 с. Паяемий висновок для відводу тепла утримується в 0,5-3 см від місця пайки з боку корпусу приладу медичним пінцетом. Кислотні і ін. Активні флюси застосовувати не можна! Припій - ПОС-61.

Зліва на рис. - найпростіший УМЗЧ, «який просто працює». Його можна зібрати як на германієвих, так і на кремнієвих транзисторах.

На цій крихті зручно освоювати ази налагодження УМЗЧ з безпосередніми зв'язками між каскадами, що дають найбільш чистий звук:

• Перш ніж почати користуватися харчування навантаження (динамік) відключаємо;
• Замість R1 упаюємо ланцюжок з постійного резистора на 33 ком і змінного (потенціометра) на 270 кОм, тобто перший прим. вчетверо меншого, а другий прим. вдвічі більшого номіналу проти вихідного за схемою;
• Подаємо харчування і, обертаючи движок потенціометра, в точці, позначеної хрестиком, виставляємо вказаний струм колектора VT1;
• Знімаємо харчування, Випаюємо тимчасові резистори і заміряємо їх загальний опір;
• Як R1 ставимо резистор номіналу зі стандартного ряду, найближчого до виміряного;
• Замінюємо R3 на ланцюжок постійний 470 Ом + потенціометр 3,3 кОм;
• Так само, як по пп. 3-5, в т. А виставляємо напругу, рівну половині напруги живлення.

Точка а, звідки знімається сигнал в навантаження це т. Зв. середня точка підсилювача. У УМЗЧ з однополярним живленням в ній виставляють половину його значення, а в УМЗЧ в двохполярним харчуванням - нуль відносно загального проводу. Це називається регулюванням балансу підсилювача. У однополярних УМЗЧ з ємнісний розв'язкою навантаження відключати її на час налагодження не обов'язково, але краще звикати робити це рефлекторно: розбалансований 2-полярний підсилювач з підключеним навантаженням здатний спалити свої ж потужні і дорогі вихідні транзистори, а то і «новий, хороший» і дуже дорогий потужний динамік.

Примітка: компоненти, що вимагають підбору при налагодженні пристрою в макеті, на схемах позначаються або зірочкою (*), або штрихом-апострофом ( ').

У центрі на тому ж рис. - простий УМЗЧ на транзисторах, що розвиває вже потужність до 4-6 Вт на навантаженні 4 Ом. Хоча і працює він, як і попередній, в т. Зв. класі AB1, не призначеному для Hi-Fi озвучування, але, якщо замінити парою таких підсилювач класу D (див. далі) в дешевих китайських комп'ютерних колонках, їх звучання помітно поліпшується. Тут дізнаємося ще одну хитрість: потужні вихідні транзистори потрібно ставити на радіатори. Компоненти, що вимагають додаткового охолодження, на схемах обводятся пунктиром; правда, далеко не завжди; іноді - із зазначенням необхідної розсіює площі тепловідведення. Налагодження цього УМЗЧ - балансування за допомогою R2.

Справа на рис. - ще не монстр на 350 Вт (як було показано на початку статті), але вже цілком солідний звірюка: простий підсилювач на транзисторах потужністю 100 Вт. Музику через нього слухати можна, але не Hi-Fi, клас роботи - AB2. Однак для озвучування майданчика для пікніка або зборів на відкритому повітрі, шкільного актового або невеликого торгового залу він цілком придатний. Любительська рок-група, маючи за таким УМЗЧ на інструмент, може успішно виступати.

У цьому УМЗЧ проявляються ще 2 хитрості: по-перше, в дуже потужних підсилювачах каскад розгойдування потужного виходу теж потрібно охолоджувати, тому VT3 ставлять на радіатор від 100 кв. см. Для вихідних VT4 і VT5 потрібні радіатори від 400 кв. см. По-друге, УМЗЧ з двохполярним харчуванням зовсім без навантаження не балансуються. То один, то інший вихідний транзистор йде в відсічення, а пов'язаний в насичення. Потім, на повному напрузі живлення скачки струму при балансуванні здатні вивести з ладу вихідні транзистори. Тому для балансування (R6, здогадалися?) Підсилювач живиться від +/- 24 В, а замість навантаження включають дротяний резистор 100 ... 200 Ом. До речі, закарлючки в деяких резисторах на схемі - римські цифри, що позначають їх необхідну потужність розсіювання тепла.

Примітка: джерело живлення для цього УМЗЧ потрібен потужністю від 600 Вт. Конденсатори фільтра, що згладжує - від 6800 мкФ на 160 В. Паралельно електролітичним конденсаторам ІП включаються керамічні по 0,01 мкФ для запобігання самозбудження на ультразвукових частотах, здатного миттєво спалити вихідні транзистори.

на польовиком

На слід. Мал. - ще один варіант досить потужного УМЗЧ (30 Вт, а при напрузі живлення 35 В - 60 Вт) на потужних польових транзисторах:

Звук від нього вже тягне на вимоги до Hi-Fi початкового рівня (якщо, зрозуміло, УМЗЧ працює на соотв. Акустичні системи, АС). Потужні польовики не вимагають великої потужності для розкачки, тому і предмощного каскаду немає. Ще потужні польові транзистори за жодних несправності не спалюють динаміки - самі швидше згорають. Теж неприємно, але все-таки дешевше, ніж міняти дорогу басову головку гучномовця (ГГ). Балансування і взагалі налагодження даного УМЗЧ не потрібні. Недолік у нього, як у конструкції для початківців, всього один: потужні польові транзистори багато дорожче біполярних для підсилювача з такими ж параметрами. Вимоги до ІП - аналогічні попер. нагоди, але потужність його потрібна від 450 Вт. Радіатори - від 200 кв. см.

Примітка: не треба будувати потужні УМЗЧ на польових транзисторах для імпульсних джерел живлення, напр. комп'ютерних. При спробах «загнати» їх в активний режим, необхідний для УМЗЧ, вони або просто згорають, або звук дають слабкий, а за якістю «ніякої». Те ж стосується потужних високовольтних біполярних транзисторів, напр. з рядкової розгортки старих телевізорів.

відразу вгору

Якщо ви вже зробили перші кроки, то цілком природним буде бажання побудувати УМЗЧ класу Hi-Fi, що не вдаючись занадто глибоко в теоретичні хащі. Для цього доведеться розширити приладовий парк - потрібен осцилограф, генератор звукових частот (ГЗЧ) і мілівольтметр змінного струму з можливістю вимірювання постійної складової. Прототипом для повторення краще взяти УМЗЧ Е. Гумелев, докладно описаний в «Радіо» №1 за 1989 г. Для його споруди знадобиться трохи недорогих доступних компонент, але якість задовольняє досить високим вимогам: потужність до 60 Вт, смуга 20-20 000 Гц, нерівномірність АЧХ 2 дБ, коефіцієнт нелінійних спотворень (КНС) 0,01%, рівень власних шумів -86 дБ. Однак налагодити підсилювач Гумелев досить складно; якщо ви з ним впораєтеся, можете братися за будь-який інший. Втім, деякі з відомих нині обставин набагато спрощують налагодження даного УМЗЧ, див. Нижче. Маючи на увазі це і те, що в архіви «Радіо» пробратися не всім вдається, доречно буде повторити основні моменти.

Схеми УМЗЧ Гумелев і специфікація до них дані на ілюстрації. Радіатори вихідних транзисторів - від 250 кв. см. для УМЗЧ по рис. 1 і від 150 кв. см. для варіанту з рис. 3 (нумерація оригінальна). Транзистори передвихідного каскаду (КТ814 / КТ815) встановлюються на радіатори, зігнуті з алюмінієвих пластин 75х35 мм завтовшки 3 мм. Замінювати КТ814 / КТ815 на КТ626 / Кт961 не варто, звук помітно не поліпшується, але налагодження серйозно не може.

Цей УМЗЧ дуже критичний до електроживлення, топології монтажу і загальної, тому налагоджувати його потрібно в конструктивно закінченому вигляді і тільки зі штатним джерелом харчування. При спробі живити від стабілізованого ІП вихідні транзистори згорають відразу. Тому на рис. дані креслення оригінальних друкованих плат і вказівки з налагодження. До них можна додати що, по-перше, якщо при першому включенні помітний «возбуд», з ним борються, змінюючи індуктивність L1. По-друге, висновки встановлюються на плати деталей повинні бути не довше 10 мм. По-третє, змінювати топологію монтажу вкрай небажано, але, якщо дуже треба, на стороні провідників обов'язково повинен бути рамковий екран (земляна петля, виділена кольором на рис.), А доріжки електроживлення повинні проходити поза нею.

Примітка: розриви в доріжках, до яких підключаються бази потужних транзисторів - технологічні, для налагодження, після чого запаюються краплями припою.

Налагодження даного УМЗЧ багато спрощується, а ризик зіткнутися з «порушити» в процесі користування зводиться до нуля, якщо:

• Мінімізувати межблочний монтаж, помістивши плати на радіаторах потужних транзисторів.
• Повністю відмовитися від роз'ємів всередині, виконавши весь монтаж тільки пайкою. Тоді не потрібні будуть R12, R13 в потужному варіанті або R10 R11 в менш потужному (на схемах вони пунктирні).
• Використовувати для внутрішнього монтажу аудіопровода з безкисневої міді мінімальної довжини.

При виконанні цих умов з порушенням проблем не буває, а налагодження УМЗЧ зводиться до рутинної процедури, описаної на рис.

Провід для звуку

Аудіопровода не пусте вигадка. Необхідність їх застосування в даний час безсумнівна. У міді з домішкою кисню на гранях кристаллитов металу утворюється найтонша плівка оксиду. Оксиди металів напівпровідники і, якщо струм в проводі слабкий без постійної складової, його форма спотворюється. За ідеєю, спотворення на міріадах кристаллитов повинні компенсувати один одного, але зовсім небагато (схоже, обумовлена ​​квантовими невизначеностями) залишається. Достатня, щоб бути поміченою вимогливими слухачами на тлі найчистішого звуку сучасних УМЗЧ.

Виробники і торговці безсоромно підсовують замість безкисневому звичайну електротехнічну мідь - відрізнити одну від одної на око неможливо. Однак є сфера застосування, де підробка не проходить однозначно: кабель кручена пара для комп'ютерних мереж. Покласти сітку з довгими сегментами «Левар», вона або зовсім не запуститься, або буде постійно глючить. Дисперсія імпульсів, бачте.

Автор, коли тільки ще пішли розмови про аудіопровода, зрозумів, що, в принципі, це не пусті балачки, тим більше, що безкисневі дроти на той час вже давно використовувалися в техніці спецпризначення, з якої він за родом діяльності був добре знайомий. Взяв тоді і замінив штатний шнур своїх навушників ТДС-7 саморобним з «вітухі» з гнучкими багатожильними проводами. Звук, на слух, стабільно покращився для наскрізних аналогових треків, тобто на шляху від студійного мікрофона до диска ніде не піддавалися оцифрування. Особливо яскраво зазвучали записи на вінілі, зроблені за технологією DMM (Direct Meta lMastering, безпосереднє нанесення металу). Після цього межблочний монтаж всього домашнього аудіо був перероблений на «вітушний». Тоді поліпшення звучання стали відзначати і абсолютно випадкові люди, до музики байдужі і заздалегідь не попередженні.

Як зробити міжблочні дроти з кручений пари, см. Слід. відео.

Відео: міжблочні дроти з кручений пари своїми руками

На жаль, гнучка «вітуха» скоро зникла з продажу - погано трималася в обтиснених роз'ємах. Однак, до відома читачів, тільки з безкисневої міді робиться гнучкий «військовий» провід МГТФ і МГТФЕ (екранований). Підробка неможлива, тому що на звичайній міді стрічкова фторопластовая ізоляція досить швидко розповзається. МГТФ зараз є в широкому продажі і стоїть набагато дешевше фірмових, з гарантією, аудіопровода. Недолік у нього один: його неможливо виконати розцвіченим, але це можна виправити бирками. Є також і безкисневі обмотувальні дроти, див. Далі.

теоретична інтермедія

Як бачимо, вже на перших порах освоєння звукотехніки нам довелося зіткнутися з поняттям Hi-Fi (High Fidelity), висока вірність відтворення звуку. Hi-Fi бувають різних рівнів, які ранжуються по слід. основними параметрами:

1. Смузі відтворюваних частот.
2. Динамічному діапазону - відношенню до децибелах (дБ) максимальної (пікової) вихідної потужності до рівня власних шумів.
3. Рівню власних шумів в дБ.
4. Коефіцієнту нелінійних спотворень (КНС) на номінальній (довготривалої) вихідної потужності. КНІ на пікової потужності приймається 1% або 2% в залежності від методики вимірювань.
5. Нерівномірності амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) в смузі відтворюваних частот. Для АС - окремо на низьких (НЧ, 20-300 Гц), середніх (СЧ, 300-5000 Гц) і високих (ВЧ, 5000-20 000 Гц) звукових частотах.

Примітка: ставлення абсолютних рівнів будь-яких величин I в (дБ) визначається як P (дБ) = 20lg (I1 / I2). Якщо I1 <I2, P буде негативним. Корисно запам'ятати - P = -3дБ соотв. чисельному відношенню до 1,41 рази, P = 6дБ - в 2 рази, P = 12дБ - в 4 рази, P = 20дБ в 10 разів, P = 40дБ в 100 разів і P = 60дБ в 1000 разів.

Всі тонкощі і нюанси Hi-Fi потрібно знати, займаючись проектуванням і будівництвом АС, а що стосується саморобного Hi-Fi УМЗЧ для будинку, то, перш ніж переходити до таких, потрібно чітко усвідомити собі вимоги до їх потужності, необхідної для озвучування даного приміщення, динамічному діапазону (динаміці), рівню власних шумів і КНІ. Домогтися від УМЗЧ смуги частот 20-20 000 Гц з завалом на краях по 3 дБ і нерівномірністю АЧХ на СЧ в 2 дБ на сучасній елементній базі не складає великих труднощів.

гучність

Потужність УМЗЧ не самоціль, вона повинна забезпечувати оптимальну гучність відтворення звуку в даному приміщенні. Визначити її можна по кривим рівної гучності, див. Рис. Природних шумів в житлових приміщеннях тихіше 20 дБ не буває; 20 дБ це лісова глухомань в повний штиль. Рівень гучності в 20 дБ щодо порога чутності це поріг чіткості - шепіт розібрати ще можна, але музика сприймається тільки як факт її наявності. Досвідчений музикант може визначити, який інструмент грає, але що саме - немає.

40 дБ - нормальний шум добре ізольованою міської квартири в тихому районі або заміського будинку - представляє поріг розбірливості. Музику від порога чіткості до порога розбірливості можна слухати при наявності глибокої корекції АЧХ, перш за все по басам. Для цього в сучасні УМЗЧ вводять функцію MUTE (пріглушка, мутирование, що не мутація!), Що включає соотв. коригувальні ланцюга в УМЗЧ.

90 дБ - рівень гучності симфонічного оркестру в дуже хорошому концертному залі. 110 дБ може видати оркестр розширеного складу в залі з унікальною акустикою, яких в світі не більше 10, це поріг сприйняття: звуки голосніше сприймаються ще як помітний за змістом із зусиллям волі, але вже дратівливий шум. Зона гучності в житлових приміщеннях 20-110 дБ становить зону повної чутності, а 40-90 дБ - зону найкращою чутності, в якій непідготовлені і недосвідчені слухачі цілком сприймають сенс звуку. Якщо, звичайно, він у ньому є.

потужність

Розрахунок потужності апаратури по заданій гучності в зоні прослуховування чи не основна і найважче завдання електроакустики. Для себе в умовах краще йти від акустичних систем (АС): розрахувати їх потужність за спрощеною методикою, і прийняти номінальну (довгострокову) потужність УМЗЧ рівній пікової (музичної) АС. В такому випадку УМЗЧ не додасть помітно своїх спотворень до таких АС, вони і так основне джерело нелінійності в звуковому тракті. Але і робити УМЗЧ занадто потужним годі було: в такому випадку рівень його власних шумів може виявитися вище порога чутності, тому що вважається він від рівня напруги вихідного сигналу на максимальній потужності. Якщо вважати зовсім вже просто, то для кімнати звичайної квартири або будинку і АС з нормальною характеристичної чутливістю (звуковий віддачею) можна прийняти слід. значення оптимальної потужності УМЗЧ:

• До 8 кв. м - 15-20 Вт.
• 8-12 кв. м - 20-30 Вт.
• 12-26 кв. м - 30-50 Вт.
• 26-50 кв. м - 50-60 Вт.
• 50-70 кв. м - 60-100 Вт.
• 70-100 кв. м - 100-150 Вт.
• 100-120 кв. м - 150-200 Вт.
• Більше 120 кв. м - визначається розрахунком за даними акустичних вимірювань на місці.

динаміка

Динамічний діапазон УМЗЧ визначається за кривими рівної гучності і граничним значенням для різних ступенів сприйняття:

1. Симфонічна музика і джаз з симфонічним супроводом - 90 дБ (110 дБ - 20 дБ) ідеал, 70 дБ (90 дБ - 20 дБ) прийнятно. Звук з динамікою 80-85 дБ в міській квартирі не відрізнить від ідеального ніякої експерт.
2. Інші серйозні музичні жанри - 75 дБ відмінно, 80 дБ «хоч греблю гати».
3. Попса будь-якого роду і саундтреки до фільмів - 66 дБ за очі вистачить, тому що дані опуси вже під час запису стискаються за рівнями до 66 дБ і навіть до 40 дБ, щоб можна було слухати на чому завгодно.

Динамічний діапазон УМЗЧ, правильно обраного для даного приміщення, вважають рівним його рівню власних шумів, взятому зі знаком +, це т. Зв. відношення сигнал / шум.

КНІ

Нелінійні спотворення (НІ) УМЗЧ це складові спектра вихідного сигналу, яких не було у вхідному. Теоретично НІ найкраще «заштовхати» під рівень власних шумів, але технічно це дуже важко піддається реалізації. На практиці беруть до уваги т. Зв. ефект маскування: на рівнях гучності нижче прим. 30 дБ діапазон сприйманих людським вухом частот звужується, як і здатність розрізняти звуки по частоті. Музиканти чують ноти, але оцінити тембр звуку не можуть. У людей без музичного слуху ефект маскування спостерігається вже на 45-40 дБ гучності. Тому УМЗЧ з КНІ 0,1% (-60 дБ від рівня гучності в 110 дБ) оцінить як Hi-Fi пересічний слухач, а з КНІ 0,01% (-80 дБ) можна вважати не викривляє звук.

лампи

Останнє твердження, можливо, викличе неприйняття, аж до запеклого, у адептів лампової схемотехніки: мовляв, справжній звук дають тільки лампи, причому не просто якісь, а окремі типи октальной. Заспокойтеся, панове - особливий ламповий звук не фікція. Причина - принципово різні спектри спотворень у електронних ламп і транзисторів. Які, в свою чергу, обумовлені тим, що в лампі потік електронів рухається у вакуумі і квантові ефекти в ній не виявляються. Транзистор же прилад квантовий, там неосновні носії заряду (електрони і дірки) рухаються в кристалі, що без квантових ефектів взагалі неможливо. Тому спектр лампових спотворень короткий і чистий: в ньому чітко простежуються тільки гармоніки до 3-й - 4-й, а комбінаційних складових (сум і різниць частот вхідного сигналу і їх гармонік) дуже мало. Тому за часів вакуумної схемотехніки КНІ називали коефіцієнтом гармонік (КГ). У транзисторів же спектр спотворень (якщо вони вимірні, застереження випадкова, див. Нижче) простежується аж до 15-ї та вищих компонент, і комбінаційних частот в ньому хоч відбавляй.

На перших порах твердотільної електроніки конструктори транзисторних УМЗЧ брали для них звичний «ламповий» КНІ в 1-2%; звук з ламповим спектром спотворень такої величини рядовими слухачами сприймається як чистий. Між іншим, і самого поняття Hi-Fiтогда ще не було. Виявилося - звучать тьмяно і глухо. В процесі розвитку транзисторної техніки і виробилося розуміння, що таке Hi-Fi і що для нього потрібно.

В даний час хвороби росту транзисторної техніки успішно подолані і побічні частоти на виході хорошого УМЗЧ з працею уловлюються спеціальними методами вимірювань. А лампову схемотехнику можна вважати перейшла в розряд мистецтва. Його основа може бути будь-який, чому ж електроніці туди не можна? Тут доречна буде аналогія з фотографією. Ніхто не зможе заперечувати, що сучасна цифрозеркалка дає картинку незмірно більш чітку, детальну, глибоку за діапазоном яркостей і кольору, ніж фанерний ящичок з гармошкою. Але хтось найкрутішим Никоном «клацає фотки» типу «це мій жирний кошак нажерся як гад і спить розкинувши лапи», а хтось Зміною-8М на свемовскую ч / б плівку робить знімок, перед яким на престижній виставці товпиться народ.

Примітка: і ще раз заспокойтеся - не все так погано. На сьогодні у лампових УМЗЧ малої потужності залишилося принаймні одне застосування, і не останньою важливості, для якого вони технічно необхідні.

досвідчений стенд

Багато любителів аудіо, ледь навчившись паяти, тут же «йдуть в лампи». Це ні в якому разі не заслуговує на осуд, навпаки. Інтерес до витоків завжди виправданий і корисний, а електроніка стала такою на лампах. Перші ЕОМ були ламповими, і бортова електронна апаратура перших космічних апаратів була теж лампової: транзистори тоді вже були, але не витримували позаземної радіації. Між іншим, тоді під найсуворішим секретом створювалися і лампові ... мікросхеми! На мікролампи з холодним катодом. Єдине відома згадка про них у відкритих джерелах є в рідкісної книги Митрофанова і Пікерсгіля «Сучасні приймально-підсилювальні лампи».

Але вистачить лірики, до справи. Для любителів повозитися з лампами на рис. - схема стендового лампового УМЗЧ, призначеного саме для експериментів: SA1 перемикається режим роботи вихідної лампи, а SA2 - напруга живлення. Схема добре відома в РФ, невелике доопрацювання торкнулася тільки вихідного трансформатора: тепер можна не тільки «ганяти» в різних режимах рідну 6П7С, але і підбирати для інших ламп коефіцієнт включення екранної сітки в ульралінейном режимі; для переважної більшості вихідних пентодов і променевих тетродов він або 0,22-0,25, або 0,42-0,45. Про виготовлення вихідного трансформатора див. Нижче.

Гітаристам і рокерам

Це той самий випадок, коли без ламп не обійтися. Як відомо, електрогітара стала повноцінним сольним інструментом після того, як попередньо посилений сигнал з звукознімача стали пропускати через спеціальну приставку - фьюзер - навмисно спотворює його спектр. Без цього звук струни був занадто різким і коротким, тому що електромагнітний звукознімач реагує тільки на моди її механічних коливань в площині деки інструменту.

Незабаром виявилося неприємна обставина: звучання електрогітари з фьюзер знаходить повну силу і яскравість тільки на великих гучності. Особливо це проявляється для гітар зі звукознімачем типу хамбакер, що дає самий «злий» звук. А як бути початківцю, вимушеного репетирувати вдома? Не йти ж в зал виступати, не знаючи точно, як там зазвучить інструмент. І просто любителям року хочеться слухати улюблені речі в повному соку, а рокери народ в общем-то пристойний і неконфліктний. Принаймні ті, кого цікавить саме рок-музика, а не антураж з епатажем.

Так ось, виявилося, що роковий звук з'являється на рівнях гучності, прийнятних для житлових приміщень, якщо УМЗЧ ламповий. Причина - специфічне взаємодія спектра сигналу з фьюзера з чистим і коротким спектром лампових гармонік. Тут знову доречна аналогія: ч / б фото може бути набагато виразніше кольорового, тому що залишає для перегляду тільки контур і світло.

Тим, кому ламповий підсилювач потрібен не для експериментів, а в силу технічної необхідності, довго освоювати тонкощі лампової електроніки ніколи, вони іншим захоплені. УМЗЧ в такому випадку краще робити безтрансформаторний. Точніше - з однотактних согласующим вихідним трансформатором, які працюють без постійного підмагнічування. Такий підхід набагато спрощує і прискорює виготовлення самого складного і відповідального вузла лампового УМЗЧ.

Справа на рис. дана схема бестрансформаторного вихідного каскаду лампового УМЗЧ, а зліва - варіанти попереднього підсилювача для нього. Вгорі - з регулятором тембру за класичною схемою Баксандала, що забезпечує досить глибоке регулювання, але вносить невеликі фазові спотворення в сигнал, що може бути істотно при роботі УМЗЧ на 2-смугову АС. Внизу - передпідсилювач з регулюванням тембру простіше, що не спотворює сигнал.

Але повернемося до «оконечниками». У ряді зарубіжних джерел дана схема вважається одкровенням, проте ідентична їй, за винятком ємності електролітичних конденсаторів, виявляється в радянському «Довіднику радіоаматора», 1966 р грубезні книжища на 1060 сторінок. Не було тоді інтернету і баз даних на дисках.

Там же, праворуч на рис., Коротко, але ясно описані недоліки цієї схеми. Удосконалена, з того ж джерела, дана на слід. Мал. праворуч. У ній екранна сітка Л2 запитана від середньої точки анодного випрямляча (анодна обмотка силового трансформатора симетрична), а екранна сітка Л1 через навантаження. Якщо замість високоомних динаміків включити узгоджувальний трансформатор зі звичайним динаміків, як в перед. схемою, вихідна потужність скласти ок. 12 Вт, тому що активний опір первинної обмотки трансформатора багато менше 800 Ом. КНІ цього кінцевого каскаду з трансформаторним виходом - прим. 0,5%

Як зробити трансформатор?

Головні вороги якості потужного сигнального НЧ (звукового) трансформатора - магнітне поле розсіювання, силові лінії якого замикаються, обходячи муздрамтеатр (сердечник), вихрові струми в муздрамтеатрі (струми Фуко) і, в меншій мірі - магнітострикція в осерді. Через це явища недбало зібраний трансформатор «співає», гуде або пищить. З струмами Фуко борються, зменшуючи товщину пластин муздрамтеатру і додатково ізолюючи їх лаком при складанні. Для вихідних трансформаторів оптимальна товщина пластин - 0,15 мм, максимально допустима - 0,25 мм. Брати для вихідного трансформатора пластини тонше не слід: коефіцієнт заповнення керна (центрального стрижня муздрамтеатру) сталлю впаде, перетин муздрамтеатру для отримання заданої потужності доведеться збільшити, чому спотворення і втрати в ньому тільки зростуть.

В осерді звукового трансформатора, що працює з постійним підмагнічуванням (напр., Анодним струмом однотактного вихідного каскаду) повинен бути невеликий (визначається розрахунком) немагнітний зазор. Наявність немагнітного зазору, з одного боку, зменшує спотворення сигналу від постійного підмагнічування; з іншого - в муздрамтеатрі звичайного типу збільшує поле розсіювання і вимагає сердечника більшого перетину. Тому немагнітний зазор потрібно розраховувати на оптимум і виконувати якомога точніше.

Вихідні трансформатори двотактних кінцевих каскадів намотуються за спеціальними схемами, щоб зменшити паразитне (через поле розсіювання, не через сердечник) магнітну зв'язок між секціями анодної обмотки. Зв'язок через поле розсіювання - специфічний для «двухтактників» та надмірно міцний фактор, що погіршує звук. Схеми намотування вихідних трансформаторів ультралінейной 2-тактних вихідних каскадів дуже складні.

Для трансформаторів, що працюють з підмагнічуванням, оптимальний тип сердечника - з пластин Шп (просіканими), поз. 1 на рис. У них немагнітний зазор утворюється при просічками керна і тому стабільний; його величина вказується в паспорті на пластини або змиритися набором щупів. Поле розсіювання мінімально, тому що бічні гілки, через які замикається магнітний потік, цільні. З пластин Шп часто збирають і сердечники трансформаторів без підмагнічування, тому що пластини Шп роблять з високоякісної трансформаторної сталі. В такому випадку сердечник збирають вперекришку (пластини кладуть просіченням то в одну, то в іншу сторону), а його перетин збільшують на 10% проти розрахункового.

Трансформатори без підмагнічування краще мотати на сердечниках УШ (зменшеної висоти з розширеними вікнами), поз. 2. У них зменшення поля розсіювання досягається за рахунок зменшення довжини магнітного шляху. Оскільки пластини УШ доступніше Шп, з них часто набирають і сердечники трансформаторів з підмагнічуванням. Тоді збірку сердечника ведуть внакрой: збирають пакет з Ш-пластин, кладуть смужку непровідного немагнітного матеріалу товщиною в величину немагнітного зазору, накривають ярмом з пакета перемичок і стягують все разом обоймою.

Примітка: «звукові» сигнальні магнітопроводи типу ШЛМ для вихідних трансформаторів високоякісних лампових підсилювачів мало придатні, у них велике поле розсіювання.

На поз. 3 дана схема розмірів сердечника для розрахунку трансформатора, на поз. 4 конструкція каркаса обмоток, а на поз. 5 - викрійки його деталей. Що до трансформатора для «бестрансформаторного» вихідного каскаду, то його краще робити на ШЛМме вперекришку, тому що подмагничивание мізерно мало (струм підмагнічування дорівнює току екранної сітки). Головне завдання тут - зробити обмотки якомога компактніше з метою зменшення поля розсіювання; їх активний опір все одно вийде багато менше 800 Ом. Чим більше вільного місця залишиться в вікнах, тим краще вийшов трансформатор. Тому обмотки мотають виток до витка (якщо немає намоточного верстата, це мука жахлива) з якомога більш тонкого дроту, коефіцієнт укладання анодної обмотки для механічного розрахунку трансформатора беруть 0,6. Обмотувальний дріт - марок ПЕТВ або ПЕММ, у них жила бескислородная. ПЕТВ-2 або ПЕММ-2 брати не треба, у них від подвійної лакування збільшений зовнішній діаметр і поле розсіювання буде більше. Первинну обмотку мотають першої, тому що саме її поле розсіювання найбільше впливає на звук.

Залізо для цього трансформатора потрібно шукати з отворами в кутах пластин і стяжними скобами (див. Рис. Справа), тому що «Для повного щастя» збірка муздрамтеатру проводиться в слід. порядку (зрозуміло, обмотки з висновками і зовнішньої ізоляцією повинні бути вже на каркасі):

1. Готують розбавлений вдвічі акриловий лак або, по-старому, шелак;
2. Пластини з перемичками швидко покривають лаком з одного боку і як можна швидше, чи не придавлюючи сильно, вкладають в каркас. Першу пластину кладуть лакованої стороною всередину, наступну - Нелаковані стороною до лакованої першої і т.д;
3. Коли вікно каркаса заповниться, накладають скоби і туго стягують болтами;
4. Через 1-3 хв, коли видавлювання лаку з зазорів мабуть припиниться, додають пластин знову до заповнення вікна;
5. Повторюють пп. 2-4, поки вікно не буде туго набито сталлю;
6. Знову туго стягують сердечник і сушать на батареї і т.п. 3-5 діб.

Зібраний за такою технологією сердечник має дуже хороші ізоляцію пластин і заповнення сталлю. Втрат на Магнітострикція взагалі не виявляється. Але майте на увазі - для сердечників їх пермаллоя дана методика застосовується, тому що від сильних механічних впливів магнітні властивості пермаллоя необоротно погіршуються!

на мікросхемах

УМЗЧ на інтегральних мікросхемах (ІМС) роблять найчастіше ті, кого влаштовує якість звуку до середнього Hi-Fi, але більш привертає дешевизна, швидкість, простота збірки і повну відсутність будь-яких налагоджувальних процедур, що вимагають спеціальних знань. Попросту, підсилювач на мікросхемах - оптимальний варіант для «чайників». Класика жанру тут - УМЗЧ на ІМС TDA2004, що стоїть на серії, дай бог пам'яті, вже років 20, зліва на рис. Потужність - до 12 Вт на канал, напруга живлення - 3-18 В однополярної. Площа радіатора - від 200 кв. см. для максимальної потужності. Гідність - здатність працювати на дуже низкоомную, до 1,6 Ом, навантаження, що дозволяє знімати повну потужність при харчуванні від бортової мережі 12 В, а 7-8 Вт - при 6-вольта, напр., На мотоциклі. Однак вихід TDA2004 в класі В некомплементарни (на транзисторах однакової провідності), тому звучок точно не Hi-Fi: КНІ 1%, динаміка 45 дБ.

Більш сучасна TDA7261 звук дає не краще, але потужніше, до 25 Вт, тому що верхня межа напруги живлення збільшений до 25 В. Нижній, 4,5 В, все ще дозволяє живитися від 6 У бортсети, тобто TDA7261 можна запускати практично від усіх бортсети, крім літакової 27 В. За допомогою навісних компонент (обв'язки, праворуч на рис.) TDA7261 може працювати в режимі мутації і з функцією St-By (Stand By, чекати), що переводить УМЗЧ в режим мінімального енергоспоживання при відсутності вхідного сигналу протягом певного часу. Зручності коштують грошей, тому для стерео потрібна буде пара TDA7261 з радіаторами від 250 кв. см. для кожної.

Примітка: якщо вас чимось приваблюють підсилювачі з функцією St-By, врахуйте - чекати від них динаміки ширше 66 дБ не варто.

«Надекономічного» по харчуванню TDA7482, зліва на рис., Що працює в т. Зв. класі D. Такі УМЗЧ іноді називають цифровими підсилювачами, що невірно. Для справжньої оцифровки з аналогового сигналу знімають відліки рівня з частотою квантування, не менше ніж удвічі більшою найвищої з відтворюваних частот, величина кожного відліку записується перешкодостійким кодом і зберігається для подальшого використання. УМЗЧ класу D - імпульсні. У них аналог безпосередньо перетворюється в послідовність широтно-модульованих імпульсів (ШІМ) високої частоти, яка і подається на динамік через фільтр низьких частот (ФНЧ).

Звук класу D з Hi-Fi не має нічого спільного: КНІ в 2% і динаміка в 55 дБ для УМЗЧ класу D вважаються дуже хорошими показниками. І TDA7482 тут, треба сказати, вибір не оптимальний: інші фірми, що спеціалізуються на класі D, випускають ІМС УМЗЧ дешевше і вимагають меншої обв'язки, напр., D-УМЗЧ серії Paxx, праворуч на рис.

З TDAшек слід зазначити 4-канальну TDA7385, див. Рис., На якій можна зібрати хороший підсилювач для колонок до середнього Hi-Fi включно, з поділом частот на 2 смуги або для системи з сабвуфером. Расфільтровка НЧ і СЧ-ВЧ в тому і в іншому випадку робиться по входу на слабкому сигналі, що спрощує конструкцію фільтрів і дозволяє глибше розділити смуги. А якщо акустика сабвуферна, то 2 каналу TDA7385 можна виділити під суб-УНЧ мостової схеми (див. Нижче), а решта 2 задіяти для СЧ-ВЧ.

УМЗЧ для сабвуфера

Сабвуфер, що можна перевести як «подбасовік» або, дослівно, «подгавківатель» відтворює частоти до 150-200 Гц, в цьому діапазоні людські вуха практично не здатні визначити напрямок на джерело звуку. В АС з сабвуфером «подбасовий» динамік ставлять в готельне акустичне оформлення, це і є сабвуфер як такої. Сабвуфер розміщують, в принципі, як зручніше, а стереоефект забезпечується окремими СЧ-ВЧ каналами зі своїми малогабаритними АС, до акустичного оформлення яких особливо серйозних вимог не висувають. Знавці сходяться на тому, що стерео краще все ж слухати з повним поділом каналів, але сабвуферні системи істотно економлять кошти або працю на басовий тракт і полегшують розміщення акустики в малогабаритних приміщеннях, чому і користуються популярністю у споживачів зі звичайним слухом і не особливо вимогливих.

«Просочування» СЧ-ВЧ в сабвуфер, а з нього в повітря, сильно псує стерео, але, якщо різко «обрубати» подбаси, що, до речі, дуже складно і дорого, то виникне дуже неприємний на слух ефект перескоку звуку. Тому расфільтровка каналів в сабвуферних системах виробляється двічі. На вході електричними фільтрами виділяються СЧ-ВЧ з басовими «хвостиками», не перевантажувати СЧ-ВЧ тракт, але забезпечують плавний перехід на подбас. Баси з СЧ «хвостиками» об'єднуються і подаються на окремий УМЗЧ для сабвуфера. Дофільтровиваются СЧ, щоб не псувалося стерео, в сабвуфере вже акустично: подбасовий динамік, ставлять, напр., В перегородку між резонаторними камерами сабвуфера, що не випускають СЧ назовні, см. Праворуч на рис.

До УМЗЧ для сабвуфера пред'являється ряд специфічних вимог, з яких «чайники» головним вважають якомога більшу потужність. Це абсолютно неправильно, якщо, скажімо, розрахунок акустики під кімнату дав для однієї колонки пікову потужність W, то потужність сабвуфера потрібна 0,8 (2W) або 1,6W. Напр., Якщо для кімнати підходять АС S-30, то сабвуфер потрібен 1,6х30 = 48 Вт.

Набагато важливіше забезпечити відсутність фазових і перехідних спотворень: підуть вони - перескок звуку обов'язково буде. Що стосується КНІ, то він допустимо до 1% Власні спотворення басів такого рівня не чути (див. Криві рівної гучності), а «хвости» їх спектру в найкраще чутної СЧ області не виберуться з сабвуфера назовні.

Щоб уникнути фазових і перехідних спотворень підсилювач для сабвуфера будують по т. Зв. мостовій схемі: виходи 2-х ідентичних УМЗЧ включають зустрічно через динамік; сигнали на входи подаються в протифазі. Відсутність фазових і перехідних спотворень в мостовій схемі обумовлено повною електричної симетрією шляхів вихідного сигналу. Ідентичність підсилювачів, що утворюють плечі моста, забезпечується застосуванням спарених УМЗЧ на ІМС, виконаних на одному кристалі; це, мабуть, єдиний випадок, коли підсилювач на мікросхемах краще дискретного.

Примітка: потужність мостового УМЗЧ НЕ подвоюється, як думають деякі, вона визначається напругою живлення.

Приклад схеми мостового УМЗЧ для сабвуфера в кімнату до 20 кв. м (без вхідних фільтрів) на ІМС TDA2030 дан на мал. зліва. Додаткова отфільтровка СЧ здійснюється ланцюгами R5C3 і R'5C'3. Площа радіатора TDA2030 - від 400 кв. см. У мостових УМЗЧ з відкритим виходом є неприємна особливість: при розбалансі моста в струмі навантаження з'являється постійна складова, здатна вивести з ладу динамік, а схеми захисту на подбасах часто глючать, відключаючи динамік, коли не треба. Тому краще захистити дорогу НЧ головку «дубово», неполярними батареями електролітичних конденсаторів (виділено кольором, а схема однієї батареї дана на врізки.

Трохи про акустику

Акустичне оформлення сабвуфера - особлива тема, але якщо вже тут дано креслення, то потрібні і пояснення. Матеріал корпусу - МДФ 24 мм. Труби резонаторів - з досить міцного НЕ дзвінкого пластика, напр., Поліетилену. Внутрішній діаметр труб - 60 мм, виступи всередину 113 мм у великій камері і 61 в малій. Під конкретну головку гучномовця сабвуфер доведеться перенастроювати по найкращому басу і, одночасно, за найменшим впливу на стереоефект. Для настройки труби беруть свідомо більшої довжини і, задовго-висуваючи, домагаються необхідного звучання. Виступи труб назовні на звук не впливають, їх потім відрізають. Налаштування труб взаємозалежна, так що повозитися доведеться.

Підсилювач для навушників

Підсилювач для навушників роблять своїми руками найчастіше по 2-м причин. Перша - для слухання «на ходу», тобто поза домом, коли потужності аудіовиходу плеєра або смартфона не вистачає для розкачки «гудзичків» або «лопухів». Друга - для висококласних домашніх навушників. Hi-Fi УМЗЧ для звичайної житлової кімнати потрібен з динамікою до 70-75 дБ, але динамічний діапазон кращих сучасних стереонаушников перевищує 100 дБ. Підсилювач з такою динамікою коштує дорожче деяких автомобілів, а його потужність буде від 200 Вт в каналі, що для звичайної квартири занадто багато: прослуховування на сильно заниженою проти номінальної потужності псує звук, див. Вище. Тому має сенс зробити малопотужний, але з хорошою динамікою окремий підсилювач саме для навушників: ціни на побутові УМЗЧ з таким доважком завищені явно безглуздо.

Схема найпростішого підсилювача для навушників на транзисторах дана на поз. 1 рис. Звук - хіба що для китайських «гудзичків», працює в класі B. Економічністю теж не відрізняється - 13-мм літієвих батарей вистачає на 3-4 години при повній гучності. На поз. 2 - TDAшная класика для навушників «на хід». Звук, втім, дає цілком пристойний, до середнього Hi-Fi дивлячись за параметрами оцифровки треку. Аматорським удосконаленням обв'язки TDA7050 несть числа, але переходу звуку на наступний рівень класності поки не добився ніхто: сама «микруха» не дозволяє. TDA7057 (поз. 3) просто функціональніша, можна підключати регулятор гучності на звичайному, чи не здвоєному, потенціометрі.

УМЗЧ для навушників на TDA7350 (поз. 4) розрахований вже на розкачку хорошою індивідуальної акустики. Саме на цій ІМС зібрані підсилювачі для навушників в більшості побутових УМЗЧ середнього і високого класу. УМЗЧ для навушників на KA2206B (поз. 5) вважається вже професійним: його максимальної потужності в 2,3 Вт вистачає і для розкачки таких серйозних изодинамического «лопухів», як ТДС-7 і ТДС-15.

На закуску

На закінчення - цілковита екзотика, підсилювач для навушників ... на лампах, див. Рис., Причому лише один канал, для іншого потрібні ще такі ж раритети. Хоча в цьому підсилювачі реалізовані чи не всі лампові ритуали (крім, мабуть фіксованого зсуву від батарейок), він не тільки і не стільки данина люб'язності вакуумним аудіофілів: при прослуховуванні на ТДС-7 через цей підсилювач наскрізного аналога звук, в порівнянні з KA2206B, помітно поліпшується.