Я сделал себе усилитель звука для колонок после того, как купил новый компьютер. До этого я вообще отказывался от звука, но спустя некоторое время, все же решил добавить колонки. Конечно, это был прекрасный повод взять в руки паяльник, чтобы опробовать новую конструкциюhttps://usilitelstabo.ru/usilitel-zvuka-dlya-kolonok-svoimi-rukami.html. Эта оригинальная конструкция усилителя представляет собой вариацию известного дизайна, примеры которого можно найти в сети Интернет.
Как собрать усилитель звука для колонок в домашних условиях
Моим вариантом было добавить второй дифференциальный каскад, чтобы заменить обычный источник постоянного тока с общим эмиттером. Это открывает второй путь обратной обратной связи. Путь прохождения сигнала представляет собой последовательное соединение инвертирующих входов дифференциального усилителя, а обратная связь — неинвертирующие входы. Поэтому, источник постоянного тока не имеет в своей схеме байпасные конденсаторы, и является каскадом только для проведения постоянного тока.
Другая цепь обратной связи — обычная: выход на неинвертирующий вход первого дифференциального каскада. Идея состоит в том, чтобы добавить много обратной связи для линеаризации выходных транзисторов, поскольку нелинейность этих устройств делает их довольно плохими аналоговыми усилителями.
Другим критерием устройства было использование компонентов, легко доступных в магазине радиотоваров. Никаких «экзотических» компонентов, требующих особого заказа, здесь не используется. Исходя из этого, выходной каскад представляет собой частично дополняющую конструкцию, хотя это не оптимально с точки зрения точности воспроизведения.
Поскольку усилитель звука для колонок предназначен для работы с «широкополосными» (60 Гц — 18 кГц) динамиками, которые продаются в этом магазине, усиление намеренно снижено. С учетом конструкции, представленной здесь, максимальная мощность составляет 6,0 Вт. Даже здесь, поскольку эти динамики рассчитаны на 3,0 Вт, вы можете взорвать динамики, если увеличить громкость.
Ограничение выхода осуществляется с помощью усилителя начального напряжения (Q1). Этот каскад имеет коэффициент усиления 7,5, так что при входном значении 1,0 В (среднеквадратичное значение) выходное напряжение становится немного меньше 7,5 В. Коэффициент усиления схемы от выходной цепи регулятора громкости до динамика равен единице из-за большой отрицательной обратной связи.
Вы можете довести выходную мощность до 10 Вт, поскольку в конструкции блока питания есть много «свободного места». (Опять же, это было сделано для того, чтобы максимально повысить точность воспроизведения с помощью конструкции на основе биполярного переходного транзистора BJT.) Здесь нужно пояснить, что выходные транзисторы сильно нагреваются, поэтому вам понадобится лучший теплоотвод в оконечном каскаде, чем описанный здесь.
Выбор актуальных компонентов, используемых в усилителе звука для колонок, не критичен. Здесь подойдут любые малосигнальные транзисторы. Единственное исключение — Q8 и Q10. Эта пара должна быть 2N3904 и 2N3906, так как это взаимодополняющие пары. Эти транзисторы задают характеристики для всей выходной цепи и должны быть сбалансированы по характеристикам, чтобы не допускать попадания постоянного тока в динамики и для симметричного усиления.
Что касается дифференциальных пар (Q2, Q3, Q5, Q6) для усилителя звука для колонок, то тип не так важен, однако важны согласованные пары. Хорошая идея — получить пару десятков каждого из них, PNP и NPN, а затем выбрать пары, которые точно соответствуют VBE и hFE. Согласование пар в дифференциальных каскадах помогает сдерживать смещение постоянного тока, поскольку в этой конструкции используется связь по постоянному току в интересах хорошей низкочастотной характеристики.
Динамики как правило возражают против любого значительного количества постоянного тока, так как он сжигает звуковые катушки. Это также ставит под угрозу точность воспроизведения, поскольку постоянный ток на звуковых катушках ограничивает движение диффузора. Конденсатор 1800 пФ, подключенный к стоку полевого транзистора Q1, был включен, поскольку один из этих усилителей показал слабые (10 мВ-пик) колебания на частоте 700 кГц.
Если вы включаете его, обязательно выполняйте подключение с минимально возможной длиной провода, так как он является ВЧ-компонентом. Это не повлияет на качество звука, поскольку его частота среза составляет около 58 кГц.
Конструкция: Усилитель звука для колонок
Все устройство спроектировано так, чтобы поместиться в пластиковый корпус размером 180х150х80 мм. Широкополосные динамики имеют диаметр 3¾ дюйма и помещаются в вырез 37/16 дюйма. Печатная плата: двусторонняя 6¾ х 2¼, покрытая медью. Схема построена навесным монтажом, в так называемом стиле «мертвого жука», просто все заземляющие соединения выполняются путем пайки к не травленой меди, а остальная проводка выполняется над монтажной платой.
Если требуется дополнительное механическое усиление, оно обеспечивается путем пайки резисторов 2,2 МОм к медной заземляющей площадке для использования в качестве «общей точки». Подключение таких больших резисторов между цепью и «землей» не влияет на работу, поскольку импеданс в этой точке будет на несколько порядков меньше. Для создания схемы на печатной плате используются обе стороны.
Модуль предусилителя строится с одной стороны, а последний — с противоположной. Радиатор силовых транзисторов изготовлен из двух стальных или алюминиевых кусков уголка 25х25 мм. Просто отмерьте длину 2¼ и разрежьте ее пополам. Такое действие, естественно, обеспечит необходимый зазор для электрического разделения этих радиаторов. Зачистите достаточное количество меди с одной стороны печатной платы, чтобы радиаторы не были закорочены.
Они крепятся к печатной плате одним винтом и гайкой. (Кроме того, не забудьте очистить медь под головкой винтов на стороне предусилителя на печатной плате, иначе вы закоротите контакты.) 
В середине одного из фланцев уголка просверлите отверстие немного меньше диаметр 2Н3053S. Такое отверстие следует увеличить путем осторожного развертывания, чтобы корпус транзистора плотно прилегал.
Такой момент важен для хорошей передачи тепла от транзистора к радиатору. Как только все будет сделано, нанесите на транзистор тонкий слой силиконовой смазки и вдавите его на место в радиаторе. Их можно отложить до тех пор, пока они вам не понадобятся. После того, как компоновка схемы усилителя звука для колонок завершена и вы проверили ее на наличие ошибок проводки, начальный тест выполняется с резистором 10 Ом/10 Вт, подключенным к выходу вместо динамика.
Важно, чтобы эта цепь ни в коем случае не работала без нагрузки. Возврат постоянного тока Q3 происходит исключительно через нагрузку. Если нет нагрузки, этот дифференциальный каскад становится сильно разбалансированным, и его действие распространяется по всей цепи до оконечного каскада и, вероятно, спалит один или оба выходных транзисторов. Первое, что нужно проверить данное напряжение постоянного тока на эквиваленте нагрузки 10 Ом.
Значение напряжения должно быть менее 0,5 В постоянного тока. Если постоянного тока больше, чем 0.5 В, то проверьте каждый дифференциальный каскад, чтобы понять, откуда исходит это смещение постоянного тока. Скорее всего, это связано с несоответствующими транзисторов или слишком далеко не совпадающими выходными транзисторами. Когда я делал эту конструкцию, я не беспокоился о сопоставлении 2N3053, поскольку характеристики оконечников во многом определяются составными транзисторами Дарлингтона.
У меня не было никаких проблем с этими компонентами, но вы не можете исключить такую проблему. Если баланс постоянного тока приемлемый, вы можете выполнить тестирование с помощью эквивалента нагрузки, генератора сигналов и осциллографа. При этом будет наблюдаться точное воспроизведение формы входной волны. Если все хорошо, то можно подключать динамик.
Используя данное подключение, рекомендуется подключить динамик к той же общей точки, где и отрицательной шины по постоянному току. Это предотвращает возможность создания контура заземления звуковой частоты. Что, в свою очередь, может вызвать нестабильность, которую почти невозможно исправить. Поэтому, не пытайтесь соединить динамик «одним проводом», если вы решили собрать усилитель звука для колонок в металлической коробке. Отрегулируйте смещение на 10–15 мА тока холостого хода при отсутствии сигнала. Тогда у вас должно все получится.
Конструкция усилителя звука для колонок: Блок питания
Источник питания представляет собой простой симметричный положительный/отрицательный БП, состоящий из трансформатора со сбалансированной вторичной обмоткой и модуля выпрямительного моста. Несмотря на то, что трансформатор был самонаводящимся блоком, любой трансформатор с вторичной обмоткой 25,2 В, рассчитанный на ток 2,0 А будет хорошей заменой.
Важно, чтобы первичная обмотка транса была подключена точно так, как показано на рисунке.
Данный PS использует варистор MOV для защиты от перенапряжения. У этих элементов есть неприятная закономерность — не выключаться после включения. Предохранитель должен быть подключен между варистором MOV и сетью. Не пытайтесь сэкономить на этом и не включить его. Здесь хорошо работает тип 2.0A, «медленный». Он выдержит начальный скачок напряжения при зарядке конденсаторов фильтра и предотвратит повреждение схемы, в случае срабатывания MOV.
Этот источник питания несколько завышен для данного устройства и малоэффективен для хорошего регулирования напряжения. Еще есть гул на 120 Гц, который можно было бы устранить с помощью более сложной схемы PS. Однако, поскольку данный проект не был задуман как усилитель звука для колонок «премиум-класса», в этом не было необходимости. Гул наиболее заметен при работе без входного сигнала. Во время проигрывания звука на самом деле это уже не заметно. Если вы хотите заменить его на более качественный — тоже нормально.
Улучшения
Эти устройства работали довольно хорошо и действительно хорошо звучат, несмотря на присущие BJTs (биполярные транзисторы) ограничения как аналоговых усилителей. Возможны несколько улучшений. Первым будет использование полностью комплиментарных пар выходного каскада. Опять же, наиболее важной частью этого останется установка составных транзисторов Дарлингтона. Еще лучше было бы заменить дополнительные силовые транзисторы MOSFET.
Им, конечно, не нужны пары Дарлингтона для работы. Если используются силовые транзисторы VMOS, важно включить резистор 100 Ом последовательно с выводом затвора, установленный рядом с корпусом транзистора с наименьшей длиной вывода. Это поможет предотвратить возможность радиочастотных колебаний. (В отличие от BJT, VFET является высокочастотным устройством, и непреднамеренное создание генераторов VHF с ними довольно просто.)
Список деталей: усилитель звука для колонок
| Значение | Параметры |
|---|---|
| CR1 — 6 | 1N914 |
| Q1 | 2N3819 |
| NPN | 2N3904 (или другой NPN слабого сигнала) |
| PNP | 2N3906 (или другой слабый сигнал PNP) |
| Q8 | 2N3904 (критический) |
| Q10 | 2N3906 (критическое) |
| Q9, 11 | 2N3053 |
| R sub | миниатюрный горшок 1.0K/¼W |
Список деталей: блок питания
| Значение | Параметры |
|---|---|
| C1 — 2 | 20000 мкФ/35 Вт постоянного тока |
| CR1 — 4 | Мостовой модуль 50VPRV/5.0A |
| CR5 | Крепление на панель с зеленым светодиодом |
| F1 | 2.0A, плавкий предохранитель |
| T1: PRI: | 120VRMS |
| SEC | 25.2VCT/2.0A |
| Z1 | 120VRMS MOV |
Мощность усилителей и колонок