wzmacnicz słuchawkowy mosfet, Elektronika abc, ELEKTRONIKA
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Projekty AVT
W
z
m
a
c
n
i
a
c
z
s
ł
u
c
h
a
w
k
o
w
y
k
a
s
y
A
Do czego to służy?
Opublikowany przed kilkoma miesiącami
wzmacniacz mocy klasy A cieszy się zainte−
resowaniem wielu Czytelników, którzy chcą
osobiście poznać właściwości tego typu
wzmacniaczy. Jednocześnie okazało się, że
spora grupa chętnych zrezygnowała z prób
budowy takiego układu ze względu na ko−
nieczność zastosowania dużych radiatorów
i transformatora. Miniankieta wykazała, iż
istnieje duże zapotrzebowanie na podobny
układ, mający mniejszą moc – konkretnie na
wzmacniacz słuchawkowy klasy A.
Niniejszy artykuł prezentuje taki wzmac−
niacz. Pomimo prostoty, a właściwie dzięki
prostocie, łączy on w sobie zalety układów
audiofilskich.
Po pierwsze jest to najprawdziwszy
wzmacniacz klasy A, gdzie w czasie pracy
prądy tranzystorów nigdy nie maleją do zera.
Po drugie do jego budowy wykorzystano
wyłącznie tranzystory mocy MOSFET, chęt−
nie stosowane w tego typu konstrukcjach.
Po trzecie w układzie wykorzystano jedy−
nie lokalne sprzężenie zwrotne, nie stosując
pętli globalnego ujemnego sprzężenia zwrot−
nego, będącego przyczyną różnych niekorzy−
stnych zjawisk.
Zaprezentowany układ doskonale nadaje
się do przeprowadzenia subiektywnych testów
dotyczących jakości i brzmienia wzmacniaczy
klasy A. Jak wiadomo, wzmacniacze te mają
często znaczne zniekształcenia, a mimo to są
uważane za dobre, czy nawet znakomite.
Opisany dalej układ może być wykonany
przez każdego, nawet przez początkującego
elektronika, a wyczerpujący opis umożliwi
wprowadzenie zmian i dobranie różnych wa−
runków pracy. Fotografie wskazują, że jest to
wdzięczny temat do eksperymentów − model
zmontowano bowiem na kawałku płytki uni−
wersalnej.
2
4
6
4
0,5W.
Wzmocniony trzykrotnie sygnał z drenu
T1 podawany jest na bramkę tranzystora T2,
który pracuje jako wtórnik. Rezystor R7
o niewielkiej wartości dodano na wszelki
wypadek, by zmniejszyć podatność do sa−
mowzbudzenia na wysokich częstotliwo−
ściach. Aby zmniejszyć zniekształcenia, ob−
ciążeniem wtórnika T2 nie jest rezystor, tyl−
ko źródło prądowe zrealizowane w oparciu
o tranzystor T3.
Aby na wyjście nie przenikały “śmieci”
z obwodów zasilania, napięcie zasilające mu−
si być dobrze stabilizowane. Wystarczy tu ty−
powy stabilizator 7815, ale kto chce, może
zastosować nieco lepszy LM317 (plus dwa
rezystory). Napięcie zasilające równe
15V wystarczy z powodzeniem do uzyskania
mocy wyjściowej większej niż 100mW na ty−
powej dla słuchawek rezystancji 32
Rys. 1
U1
OUT
IN
P
LM
7815
R3
15
Ω
C4
100n
cer
GND
C5
100
µ
C6
O
R4
15
Ω
220
µ
/25V
R1
GND
30k
7815
R5
D
T2
R7
15
Ω
IN
BUZ10
51
Ω
C1
G
GND
C3
1000 F
OUT
1F
T1
D
D
stały
BUZ10
S
A
G
R8
30k
MOSFET
T3
Jak to działa?
Schemat ideowy jednego kanału wzmacnia−
cza słuchawkowego klasy A pokazany jest na
rysunku 1
. Sygnał podawany jest przez kon−
densator C1 na bramkę MOSFET−a T1. Tran−
zystor ten wzmacnia sygnał trzykrotnie
(wzmocnienie wyznaczone jest przez stosu−
S
G
BUZ10
D
PR2
10k
D
C2
S
PR
G
1F
stały
10k
S
Słuchawki
32
Ω
R12
100k
R9
10k
R10
R11
R2
15
Ω
1k
10k
R6
15
Ω
O1
Elektronika dla Wszystkich
89
l
nek R3+R4+R5 / R6). Takie wzmocnienie
całkowicie wystarczy, by wzmacniacz dołą−
czyć wprost do liniowego wyjścia odtwarza−
cza kompaktów, minidysków czy magnetofo−
nu. W układzie wykorzystano trzy jednako−
we rezystory R3..R5 zamiast jednego o war−
tości 47Ω tylko ze względu na moc strat, wy−
noszącą w sumie 450mW. Oczywiście można
tu zastosować jeden rezystor 47
.
A wzmacniacz słuchawkowy większej mocy
mieć nie musi. Ze względu na spadek napię−
cia na stabilizatorze, napięcie na kondensato−
rze C6 nigdy nie powinno być niższe niż 17V.
Aby uzyskać moc 100mW, prąd stopnia
końcowego, czyli prąd spoczynkowy tranzy−
storów T2, T3 powinien wynosić 100mA lub
więcej. Choć nie jest to konieczne, również
µ
1F
µ
1F
Projekty AVT
tranzystor T1 pracuje przy takim, stosunko−
wo dużym prądzie.
O prądach spoczynkowych T1 oraz
T2+T3 decydują zarówno wartości rezysto−
rów R6, R10, jak i napięcia na bramkach T1,
T3. Potencjometry montażowe PR1, PR2
trzeba tak ustawić, by prąd spoczynkowy
wywoływał na rezystorach R6 i R10 spadek
napięcia równy 1,5V. Jeśli rezystory te będą
mieć wartość 15
Jak wspomniano, układ znakomicie nada−
je się do eksperymentów i testów. Na pewno
warto zwiększyć prąd spoczynkowy T2, T3
i sprawdzić, czy wpłynie to w jakikolwiek
sposób na odczuwaną subiektywnie jakość
dźwięku. Przy większym prądzie spoczynko−
wym maksymalna moc wyjściowa wzmac−
niacza będzie większa (do 400mW), a znie−
kształcenia nieliniowe − mniejsze.
Przy prądach większych niż 100mA tran−
zystory trzeba będzie wyposażyć w niewiel−
kie radiatory z kawałków blachy.
Uwaga! Ponieważ wkładka radiatorowa
każdego z tranzystorów ma inny potencjał,
należy zastosować oddzielne radiatory, a nie
jeden wspólny (w przypadku wspólnego ra−
diatora trzeba zastosować mikowe lub siliko−
nowe podkładki izolacyjne).
Aby zwiększyć prąd spoczynkowy tran−
zystorów T2, T3, należy zmniejszyć wartość
rezystora R10 (2,2Ω ...12Ω ), przy czym na−
pięcie na tym rezystorze, ustawiane za pomo−
cą PR2 powinno wynosić 1...2V. Można też
zwiększyć prąd T1, zmniejszajac proporcjo−
nalnie wartości R3...R6. Przy prądach więk−
szych niż 150mA należy też sprawdzić, jaka
moc będzie się wydzielać na tych rezystorach
(w razie potrzeby można łączyć je szeregowo
lub równolegle).
W tym miejscu trzeba jasno przyznać, że
opisywany prosty układ, jak każdy tego typu,
będzie wprowadzał pewne niewielkie znie−
kształcenia. Będą to jednak harmoniczne pa−
rzyste, dobrze tolerowane przez ludzkie
ucho. Sytuacja jest tu podobna jak we
wzmacniaczach lampowych, które jak wia−
domo mają zadziwiająco duże zniekształce−
nia nieliniowe (przede wszystkim właśnie
parzyste harmoniczne), a jednak są uznawa−
ne przez audiofilów za niedościgły wzór.
Zniekształcenia te można znacznie
zmniejszyć, usuwając stopień wejściowy
z tranzystorem T1 i podając sygnał przez
, więc przy
napięciu 1,5V prądy spoczynkowe tranzysto−
rów wynoszą około 70mA − okazało się, że
taka wartość wystarczy do uzyskania po−
trzebnej głośności.
Co ważne, przy prądzie 100mA i zasilaniu
napięciem 15V, tranzystory nie wymagają
dodatkowych radiatorów. Wprawdzie w trak−
cie pracy są bardzo ciepłe, a nawet gorące,
ale śmiało mogą pracować w takich warun−
kach. Mały radiatorek w postaci blaszki o po−
wierzchni kilkunastu centymetrów kwadrato−
wych może być potrzebny tylko dla stabiliza−
tora U1, zwłaszcza gdy będzie on zasilał dwa
identyczne wzmacniacze, a napięcie na kon−
densatorze C6 będzie dużo większe niż 15V.
Taką najprostszą wersję może wykonać
i sprawdzić dosłownie każdy. Montaż może
być wykonany w różny sposób, niekoniecz−
nie na specjalizowanej płytce drukowanej.
Z powodzeniem można wykorzystać montaż
przestrzenny (tzw. pająk) albo, jak w modelu,
płytkę uniwersalną.
kondensator C1 bezpośrednio na bramkę T2
(trzeba też spolaryzować bramkę T2 napię−
ciem stałym o wartości około 10V, na przy−
kład za pomocą dwóch rezystorów
47kΩ i 100kΩ ). Układ pokazany na
rysunku
2
będzie miał wzmocnienie równe 1. Może
się okazać, że to wystarczy, zwłaszcza
w przypadku sygnału z odtwarzacza kom−
paktów, który jest zwykle duży, znacznie
przekracza 1Vsk i w wielu wypadkach wy−
starczy do uzyskania przyzwoitej głośności
dźwięku w słuchawkach. Naprawdę warto
wypróbować taką uproszczoną, dwutranzy−
storową wersję.
Montaż i uruchomienie
Montaż wzmacniacza nie powinien sprawić
kłopotów. Jak wspomniano, można wykorzy−
stać montaż przestrzenny (tzw. pająk) lub
płytkę uniwersalną. W każdym przypadku
należy zwrócić uwagę na to, by połączenia
były możliwie krótkie, a obwody masy –
krótkie i grube.
Jeden stabilizator U1 może z powodze−
niem zasilać dwa kanały wzmacniacza. Trzeba
go tylko wyposażyć w odpowiedni radiator.
W układzie modelowym wykorzystano
tranzystory BUZ10 i BUZ 11. Dociekliwi
Czytelnicy mogą sprawdzić, czy inne popu−
larne tranzystory, na przykład HEXFET−y
IRF530 lub IRF540, zapewnią lepszy dźwięk.
Warto też sprawdzić, czy zmiana prądu
spoczynkowego T2, T3 uzyskana przez
zmianę wartości R10, wpływa w jakimkol−
wiek stopniu na jakość
dźwięku.
Zmontowany układ na−
leży wyregulować. Przed
włączeniem pełnego na−
pięcia zasilającego należy
ustawić PR1, PR2 na mini−
mum napięcia – wtedy po
włączeniu pełnego napię−
cia zasilania na rezysto−
rach R6, R10 napięcie bę−
dzie równe zeru. Następnie
należy pomału pokręcać
PR1 i PR2 i ustalić na R6,
R10 napięcia równe
1,5V (1,4...1,6V). Tak wy−
regulowany układ jest go−
towy do pracy.
Wykaz elementów
Rezystory
R1,,R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30k
Rys. 2
R2,,R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k
R3−R6,,R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15......22
ΩΩ
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47......51
ΩΩ
R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k
OUT
IN
P
LM
7815
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k
47k
Ω
C4
100n
cer
GND
PR1,, PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k
ΩΩ
Kondensatory
C1,,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF ffolliiowy MKT
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/16V
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiiczny
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100......220µF/16V
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220…1000µF/25V
Półprzewodniki
T1…T3 . . . . . . . . .BUZ10 (BUZ11,, IRF530,, IRF540)
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7815
C5
100
µ
C6
O
/25V
C1
µ
1F
D
T2
stały
51
Ω
BUZ10
A
G
C3
1000 F
S
30k
T3
BUZ10
PR2
10k
D
C2
G
1F
stały
S
Słuchawki
32
Ω
100k
10k
Komplet podzespołów jest
dostępny w sieci handlowej AVT jako
kit szkolny AVT−2464B
15
Ω
1k
O1
Piotr Górecki
90
Elektronika dla Wszystkich
, nastąpi to przy prądzie
spoczynkowym 100mA. Cały wzmacniacz,
a właściwie jeden kanał wzmacniacza stereo
będzie więc pobierał prąd około 200mA.
Przy całkowitym poborze prądu rzędu
400mA, stabilizator U1 zasilający oba kana−
ły powinien mieć radiator.
W układzie modelowym prądy zastoso−
wano rezystory o wartości 22
1F
µ
1F
[ Pobierz całość w formacie PDF ]