Схемы мини-усилителей звука

В этой статье мы обсуждаем несколько схем мини-аудиоусилителя, которые можно быстро построить для усиления очень крошечных входных сигналов на звуковые выходы динамиков.

1) Схема усилителя мощностью 1 Вт

Первая схема мини-аудиоусилителя работает с «дополнительным» выходным каскадом, имеющим один NPN и единственный силовой транзистор PNP, что избавляет от выходного трансформатора, обычно встречающегося в более старых моделях усилителей. Выходная мощность составляет около 1 Вт с минимальными искажениями. Входной сигнал передается через регулятор громкости RV1, а затем через C1 на базу Q1.

Коллекторная нагрузка для Q1 состоит из R1, R5 вместе с громкоговорителем. Напряжение коллектора Q1 составляет около 50% от напряжения питания, то есть 4V5. Базы Q2 и Q3 также имеют такое же напряжение (в значительной степени), что и коллектор Q1, из-за того, что значение R1 очень маленькое (68R).

Внутри пересечения эмиттеров Q2, Q3 напряжение также может составлять почти 4V5, R3 и R4 и резисторы очень небольшого номинала для управления током, проходящим через Q2 и Q3. Если усиленный входной сигнал составляет не более 4 В 5, Q2 отключается (поскольку база, вероятно, будет иметь пониженное напряжение по сравнению с его эмиттером), тем не менее Q3 может продолжать передавать сигнал.

Как только Q1 усиливает сигнал до 4V5, ситуация меняется на обратную, Q2 включается, а Q3 выключается.

Сигналы смешиваются в общем эмиттерном соединении Q2 и Q3 и передаются в громкоговоритель через большой электролитический конденсатор C2. Меньшее значение для конденсатора C2 может вызвать слабую пониженную частотную характеристику.

Отрицательная обратная связь обеспечивается резисторами R5 и R2, которые гарантируют стабильность за счет незначительного минимизации усиления. R1 включен, чтобы получить крошечное базовое смещение для Q2 и Q3. В гораздо более совершенных схемах используются термисторы или диоды для защиты от теплового разгона, который может повредить пару выходных транзисторов.

Отрицательным аспектом является связь транзистора по постоянному току, где, если один конкретный транзистор изменит свои характеристики, эффект может быть разрушительным! По этой причине пара выходных транзисторов должна быть правильно согласованной парой. Некоторые другие варианты могут быть протестированы при условии, что они также правильно сопоставлены с идентичным hFE.

2) Миниатюрный усилитель для слухового аппарата

Когда вы ищете дешевую и грязную схему мини-усилителя звука, вы, вероятно, можете протестировать это маленькое устройство. Среди множества других факторов его можно было бы использовать для увеличения мощности наушников для людей с потерей слуха. Схема представляет собой простой двухтранзисторный усилитель звука. Первый транзистор, Q1, работает как базовый предусилитель со средним коэффициентом усиления, который получает свой сигнал от C1, действуя как блокиратор постоянного тока.

Транзистор Q1 усиливает сигнал и направляет его на C2. Затем этот транзистор} подает сигнал на Q2, который сконфигурирован как каскад усилителя мощности. Этот каскад еще больше усиливает сигнал, а C3 переключает его на динамик.

Возможно, вы обнаружите небольшое искажение, но его можно свести к минимуму путем тестирования с разными значениями C5, поддерживая его в указанном диапазоне. Если это не работает должным образом, рассмотрите другие значения. Однако если подумать о том, как может различаться коэффициент усиления транзисторов, скорее всего, потребуется немало экспериментов, чтобы все вещи работали правильно.

3) Улучшенная схема усилителя миниатюрного слухового аппарата

4) Схема усилителя на половину Вт

Следующая схема миниатюрного усилителя звука, представленная здесь, довольно проста. Выходная мощность составляет около 250 мВт, что обычно достаточно для большинства приложений, и это не хуже любого типичного транзисторного радиоприемника. Величина искажений довольно высока, около 5%.

Этот небольшой усилитель умеренно чувствителен и может обеспечить 100% выходную мощность при входном напряжении около 50 мВ. Входное сопротивление составляет примерно 50 кОм. Встроен базовый регулятор тембра. Хотя на самом деле это не активный регулятор тембра, а скорее пассивный, эффект вполне адекватный. Центральный рычаг регулятора громкости прикреплен к базе Q1 через блокирующий конденсатор постоянного тока.

Схема работы

Q1 подключен как очень традиционный усилитель с общим эмиттером, вместе с R2, обеспечивающим смещение базы, и R3, работающим как нагрузка коллектора. Этот каскад напрямую соединен со вторым транзистором типа PNP. Таким образом, ток, проходящий через Q1, смещает второй транзистор. При используемых значениях выход второго транзистора напрямую подключается к катушке громкоговорителя.

Это может показаться не очень разумной идеей, потому что ток в режиме ожидания в выходном транзисторе постоянно смещает катушку, иногда немного в большую или меньшую сторону от ее типичного рабочего уровня. Тем не менее, если используется большой динамик, как и должно быть, это практически не оказывает никакого влияния, и поскольку мы не ожидаем хорошего звука Hi-Fi, это не имеет значения.

Тональный контроль

Регулятор тембра включает в себя C2 и RV2, которые случайно соединены через коллектор / базу Q1. Когда для RV2 установлено высокое значение сопротивления, это почти не оказывает никакого влияния, но при установке на минимальный уровень 100 нФ вызывает обратную связь высоких частот, которые имеют тенденцию быть не в фазе, что приводит к их полной отмене. Для правильной работы схемы необходимо тщательно определить R3.

Значение, указанное в этой статье, составляет 39 Ом, что является всего лишь средним диапазоном, и даже несмотря на то, что он может хорошо работать для предварительной настройки, чтобы гарантировать работоспособность цепи, значение необходимо определить экспериментальным путем. Если он очень маленький, вы увидите сильные искажения на конфигурациях с большей громкостью.

Когда он слишком высок, потребление тока, вероятно, будет слишком большим, хотя качество вывода звука будет очень хорошим. Можно найти несколько способов подобрать значение. Без мультиметра значение должно быть определено как наименьшее, подходящее для приличного качества.

Если доступен мультиметр, он должен быть подключен последовательно с напряжением питания, а R3 должен быть выбран таким образом, чтобы ток покоя усилителя, который является током, работающим при отсутствии входного сигнала, составлял около 20 мА.

Крайне важно, чтобы Q2 был установлен над радиатором, поскольку он может невероятно сильно нагреться и может перейти в режим теплового разгона, если радиатор не используется. Импеданс динамика не так важен, и в прототипах динамиков от 8 Ом до 80 Ом почти все работали хорошо. Однако изменение импеданса динамика может также потребовать изменения значения R3.

5) Базовая схема мини-усилителя на 3 В

Чтобы уменьшить количество деталей, используется прямая связь между Tr1 и Tr2 и между Tr2 и громкоговорителем. Tr1 работает как нагрузка усилителя с общим коллектором через усилитель с общим эмиттером Tr2. Смещение базы Tr1 извлекается из коллектора Tr2. Так как это не совпадает по фазе с базой Tr1, достигается чрезмерная стабилизация.

Часть постоянного тока коллектора Tr1 также проходит через Tr2 через базу к эмиттеру, обеспечивая тем самым существенное смещение. Отрицательная обратная связь обеспечивается R5 и R3. R3 обеспечивает обратную связь через два каскада, а R5 реализует обратную связь через выход на вход Tr2.

Эффект этой обратной связи приводит к невероятно ровной кривой отклика вплоть до удивительно низких частот. Высокочастотную характеристику можно существенно улучшить, заменив транзисторы на 2N2907. Применение этого устройства также может привести к увеличению прироста.

Схема субминиатюрного усилителя может быть фантастической для увеличения мощности вашего FM- или AM-тюнера. Если у вас компактная магнитола, которая работает только с выходом на наушник, ее можно было бы приучить повышать громкость примерно до уровня динамика. Для этого просто подключите выход вашего радио ко входу усилителя.

Громкоговоритель, используемый в этом усилителе, должен быть настолько большим, насколько это возможно, по возможности - 12-дюймовым внутри корпуса. Использование чрезвычайно маленького динамика может привести к некоторой неэффективности из-за того, что по обмотке может протекать большой ток, даже если входной сигнал недоступен.

Ток, потребляемый через батарею, будет относительно высоким, примерно 150 мА. это означает, что он должен быть настолько большим, насколько это возможно.

6) Еще одна схема мини-усилителя, работающего от 3 В

Этот мини-усилитель может работать без каких-либо проблем или ошибок за счет напряжения питания от 3 В до 20 В с использованием сопротивлений источника как:

Напряжение питания / 2 мА (кОм)

Выходная мощность, которую может выдать усилитель, естественно, определяется напряжением питания и сопротивлением громкоговорителя, как видно из прилагаемой таблицы.

Ток покоя усилителя составляет от 1 мА до 1,5 мА, точная величина зависит от типа используемых транзисторов.

Если ток покоя упадет за этот конкретный предел, вероятно, будет необходимо настроить значение R9. Как видно из таблицы, усилитель эффективно работает с громкоговорителями с высоким сопротивлением.

Так как громкоговорители с импедансом до 200 Ом не могут быть легко доступны, можно попробовать использовать громкоговоритель с меньшим импедансом, имеющий дополнительный трансформатор.

Например, динамик на 8 Ом можно использовать с трансформатором с соотношением около 5: 1.

Хотя выходная мощность усилителя не очень высока, тем не менее, ее достаточно в сочетании с умеренно эффективным громкоговорителем в тихой зоне. Коэффициент усиления по напряжению усилителя составляет около 50, а ширина полосы по 3 дБ составляет от 300 Гц до 6 кГц.

Дизайн печатных плат

Дискретный усилитель мощностью 1,5 Вт

Эта небольшая схема усилителя может быть удобной опорой для любого аудиоэкспериментатора.

Его можно было бы использовать для усиления и создания слышимых импульсов с помощью генераторов, работающих в акустическом диапазоне, для отслеживания сигналов через другой аудиоусилитель, который может быть неисправен, для усиления какого-либо другого сигнала до приемлемого уровня мощности для измерения или работы реле и т. Д. и Т. Д.

В наше время можно найти множество усилителей мощности на интегральных схемах, обеспечивающих выходную мощность от 1 до 3 Вт, хотя большинство из них требует осторожной компоновки схемы, чтобы вы могли избежать нестабильности (нестабильный усилитель может вибрировать и, следовательно, разрушаться) .

Кроме того, дискретный транзисторный усилитель гораздо более информативен, потому что можно оценивать напряжения, чтобы лучше понять его работу.

Следовательно, настоящий небольшой усилитель разработан с использованием дискретных транзисторов, которые, помимо того, что они намного более устойчивы, чем конструкции на основе IC, идеально подходят для требований пользователя.

Транзисторы Q2, Q4 и Q5 зацементированы в небольшой алюминиевый корпус, который работает как радиатор.

Как работает схема

Эта схема довольно типична для большого количества усилителей звука. Первичный транзистор усилителя напряжения Q3 управляет вторичным согласованием (NPN плюс PNP) Q4 и Q5, которые представляют собой буферы, обеспечивающие большое усиление по току, но меньшее, чем единичное усиление напряжения.

По той причине, что базы Q4 и Q5 имеют тенденцию быть подходящими двумя переходами база-эмиттер в сторону, Q3 используется для установки напряжений смещения для этих BJT.

Транзистор Q1 работает как усилитель ошибки, который анализирует входное напряжение и частичное изменение выходного напряжения.

Когда есть практически любое изменение, он подает управляющее напряжение на Q3, чтобы ошибка была исправлена.

Выходное напряжение разделено на соотношение (R6 + R5) / R5, и поэтому рассчитанное усиление будет 28, хотя правильное усиление, вероятно, будет несколько меньше.

Точка смещения постоянного тока усилителя дополнительно устанавливается через Q2, который не изменяется через R5, и разделяется через C3.

Чтобы поддерживать примерно постоянный ток в Q3, конденсатор C6 расположен так, чтобы обеспечить постоянное напряжение на R8 (а значит, и ток через него). Конденсаторы C4 и C5 обычно предлагают частотную компенсацию.