ערכת UMZCH: סוגים, תיאור, מכשיר, סדר הרכבה

2024 מְחַבֵּר: Trinity Chesterton | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 00:32

אנשים רבים מכירים את המצב שבו מכשיר משמיע צליל, אבל לא עושה זאת בקול רם כמו שהיינו רוצים. מה לעשות? אתה יכול לקנות ציוד אחר להפקת קול, או שאתה יכול לרכוש מגבר כוח בתדר שמע (להלן UMZCH). יתר על כן, ניתן להרכיב את המגבר ביד.

כדי לעשות זאת, אתה צריך רק ידע בסיסי באלקטרוניקה, כגון היכולת להבחין בין הפולט, הבסיס והקולטן בטרנזיסטור דו-קוטבי, ניקוז, מקור, שער בשטח, כמו גם היבטים אלמנטריים אחרים.

להלן יתאר את הפרמטרים החשובים ביותר של מגברי הספק אודיו שיש לשפר על מנת להשיג רווח גדול יותר, כמו גם את המעגלים הפשוטים ביותר של מכשירים אלה, המורכבים על רכיבים בסיסיים שונים כגון צינורות ואקום, טרנזיסטורים, מגברים תפעוליים ומעגלים משולבים.

בנוסף, המאמר ישקול סכימת UMZCH איכותית. ההרכב שלו, הפרמטרים, כמו גם תכונות העיצוב יושפעו. תוכנית UMZCH Sukhov תישקל גם היא.

UMZCH פרמטרים

הפרמטר החשוב ביותר של המגברכוח - מקדם הגברה. הוא מייצג את היחס בין אות המוצא לאות הקלט ומחולק לשלושה פרמטרים נפרדים:

1. רווח נוכחי. K_I=I_out / I_in.
2. הגברת מתח. K_U=U_out / U_in.
3. עלייה בכוח. K_P=P_out / P_in.

במקרה של UMZCH, סביר יותר לשקול את רווח ההספק, שכן פרמטר זה הוא שדורש הגברה, למרות שזה טיפשי להכחיש שערך ההספק - גם הקלט וגם הפלט - תלוי בזרם וערכי מתח.

כמובן שלמגברים יש פרמטרים נוספים כמו גורם העיוות של האות המוגבר, אבל הם לא כל כך חשובים בהשוואה להגבר.

אל תשכח שאין מכשירים מושלמים. אין UMZCH עם רווח עצום, נטול חסרונות אחרים. אתה תמיד צריך להקריב כמה פרמטרים למען אחרים.

UMZCH במכשירי אלקטרווואקום

מכשירי אלקטרו-וואקום הם מכשירים המכילים בעיצובם בקבוק שבו יש אוקום או גז מסוים, וכן לפחות שתי אלקטרודות - קתודה ואנודה.

בתוך הבקבוק יכולות להיות שלוש, חמש ואפילו שמונה אלקטרודות נוספות. מנורה עם שתי אלקטרודות נקראת דיודה (לא להתבלבל עם דיודה מוליכים למחצה), עם שלוש - טריודה, עם חמש - פנטודה.

מגברי כוח צינור ואקוםזוכה להערכה רבה הן בקרב אוהבי מוזיקה רגילים והן בקרב מוזיקאים מקצועיים, מכיוון שצינורות מספקים את ההגברה ה"נקייה" ביותר.

הדבר נובע בחלקו מהעובדה שאלקטרונים המוזרקים מהקתודה אינם נתקלים בהתנגדות בדרכם לאנודה ומגיעים למטרה במצב ללא שינוי - הם אינם מאופנים לא בצפיפות ולא במהירות.

מגברי צינורות הם היקרים מכל הקיימים בשוק. זאת בשל העובדה שמכשירי אלקטרו ואקום כבר לא היו בשימוש נרחב במאה הקודמת, בהתאמה, הייצור שלהם בכמויות גדולות הפך ללא רווחי. זהו מוצר חתיכה. אבל UMZCHs כאלה בהחלט שווים את כספם: בהשוואה לאנלוגים פופולריים, אפילו במעגלים משולבים, ההבדל נשמע בבירור. ולא בעד צ'יפס.

כמובן שאין צורך להרכיב מגברי שפופרות לבד, ניתן לרכוש אותם בחנויות מתמחות. עלות המגברים במכשירי ואקום מתחילה מ-₽50,000. ניתן למצוא אפשרויות משומשות זולות יחסית (אפילו עד ₽10,000), אך ייתכן שהן באיכות ירודה. כמה עולים מגברי שפופרת טובים? החל מ-₽100,000. כמה עולים מגברים טובים מאוד? מכמה מאות אלפי רובל.

יש הרבה מעגלי UMZCH על מנורות, סעיף זה ישקול דוגמה יסודית.

ניתן להרכיב את המגבר הפשוט ביותר על טריודה. זה שייך למעמד של מעגלי UMZCH חד-מחזוריים. בטריודה, האלקטרודה השלישית היא רשת בקרה המווסתת את זרם האנודה. מתח חילופין מחובר אליו, ובאמצעות הגודל והקוטביות של אות המקור, אתה יכוללהקטין או להגדיל את זרם האנודה.

אם תחבר פוטנציאל גבוה שלילי לרשת, אז האלקטרונים ישקעו עליו והזרם במעגל יהיה אפס. אם פוטנציאל חיובי מופעל על הרשת, אז האלקטרונים מהקתודה לאנודה יעברו באין מפריע.

על ידי התאמת זרם האנודה, אתה יכול לשנות את נקודת הפעולה של הטריודה על מאפיין הזרם-מתח. זה מאפשר לך להתאים את כמות ההגברה של זרם ומתח (בסופו של דבר - הספק) של מכשיר אלקטרו-וואקום זה.

כדי להרכיב מגבר טריודה פשוט, עליך לחבר מקור מתח משתנה לרשת הבקרה, להפעיל אפס פוטנציאל לקתודה, חיובי לאנודה. התנגדות נטל מחוברת בדרך כלל לאנודה. יש להסיר את העומס בין הנטל לאנודה.

כדי לשפר את איכות האות המוגבר, ניתן לחבר קבל מסנן בסדרה או במקביל (בהתאם למקרה הספציפי) לעומס, לחבר קבל ונגד המחוברים במקביל לקתודה, וכן חבר מחלק מתח פשוט של שני נגדים לרשת הבקרה.

תאורטית, ניתן להרכיב מגבר כוח על קליסטרון לפי מעגלי UMZCH על מנורות. קליסטרון הוא התקן אלקטרו-וואקום, הדומה בעיצובו לדיודה, אך בעל שני מסופים נוספים המשמשים לכניסה ופלט של אות. הגברה במכשיר זה מתרחשת עקב אפנון זרימת האלקטרונים הנפלטת מהקתודה לעבר הקולט (אנלוגי לאנודה), תחילה במהירות ולאחר מכן בצפיפות.

UMZCH על טרנזיסטורים דו-קוטביים

טרנזיסטור דו קוטבי - סינתזה של שתי דיודות. זהו אלמנט p-n-p או n-p-n עם הרכיבים הבאים:

• emitter;
• base;
• אספן.

המהירות והאמינות של טרנזיסטורים בדרך כלל גבוהות יותר מזו של מכשירי ואקום. זה לא סוד שבהתחלה מחשבים אלקטרוניים עבדו בדיוק על מנורות, אבל ברגע שהופיעו טרנזיסטורים, האחרונים החליפו במהירות את המתחרים הקודמים שלהם ומשמשים בהצלחה עד היום.

לאחר מכן, תישקל דוגמה לשימוש בטרנזיסטור n-p-n במעגל מגבר הספק. חשוב לציין שהאלקטרונים (n) מהירים מעט מהחורים (p), בהתאמה, הביצועים של טרנזיסטורים n-p-n ו-p-n-p שונים לא לטובת האחרונים.

ניואנס חשוב נוסף הוא שלטרנזיסטורים דו-קוטביים יש כמה מעגלי מיתוג:

1. פולט נפוץ (הפופולרי ביותר).
2. עם בסיס משותף.
3. עם סעפת משותפת.

לכל המעגלים יש פרמטרי רווח שונים. למעגל ה-UMZCH הבא יש חיבור פולט משותף.

כדי להרכיב מגבר פשוט המבוסס על טרנזיסטור n-p-n, צריך לחבר מתח חילופין לבסיס שלו, פוטנציאל חיובי לקולט ופוטנציאל שלילי לפולט. ומול הבסיס, ומול הקולט, ומול הפולט, יש להתקין התנגדויות מגבילות. העומס מוסר בין נטל הקולט לבין הקולט עצמו.

כמו במקרה של אלקטרו-וואקוםמגבר טריודה, כדי לשפר את איכות ההגברה במעגל זה, אתה יכול:

• להתקין מחלק מתח וקבל מסנן לפני הבסיס;
• התקן קבל ונגד המחוברים במקביל לפולט;
• הפעל את קבל המסנן לעומס כדי למנוע רעש והפרעות.

אם שני שלבי הגברה כאלה מחוברים בסדרה, ניתן להכפיל את הרווחים שלהם זה בזה. זה, כמובן, מסבך באופן משמעותי את העיצוב של המכשיר, אבל זה יאפשר להשיג הגברה גדולה יותר. נכון, זה לא יעבוד לחבר את המפלים הללו ללא הגבלת זמן: ככל שיותר מגברים בודדים מחוברים בסדרה, כך גדל הסיכוי שהם ייכנסו לרוויה.

אם הטרנזיסטור פועל במצב רוויה, אז לא יכול להיות דיבור על תכונות הגברה כלשהן. אתה יכול לאמת זאת על ידי התבוננות במאפיין הזרם-מתח: נקודת הפעולה של הטרנזיסטור נמצאת בקטע האופקי אם הוא פועל במצב רוויה.

UMZCH FET

לאחר מכן, יוצג מעגל ה-UMZCH על טרנזיסטורים מסוג MOS (מתכת-תחמוצת-מוליך למחצה - המבנה הסטנדרטי של טרנזיסטור אפקט שדה).

למבנה של טרנזיסטורי אפקט שדה יש מעט במשותף עם טרנזיסטורים דו-קוטביים. יתרה מכך, עקרון הפעולה שלהם אינו דומה כלל לעקרון הפעולה של אנלוגים דו-קוטביים.

טרנזיסטורים עם אפקט שדה נשלטים על ידי שדה חשמלי (דו קוטבי - על ידי זרם). הם לא שואבים זרם והם עמידים לקרינת גמא, הנקראת גםקרינה רדיואקטיבית. סביר להניח שהעובדה האחרונה לא תהיה שימושית אי פעם עבור מוזיקאים שרוצים לבנות מגבר כוח שמע, אבל בתעשייה התכונה הזו של טרנזיסטורי אפקט שדה מוערכת מאוד.

החיסרון העיקרי שלהם הוא שהם לא מקיימים אינטראקציה טובה עם חשמל סטטי. מטען מסוג זה של מקור יכול להשבית טרנזיסטורים מסוג זה. כל מגע אצבע רשלני במגע של האלמנט עלול לגרום נזק לטרנזיסטור.

יש לקחת בחשבון תכונות אלה בעת הרכבת מגברי הספק על רכיבים אלקטרוניים אלה.

איך להרכיב מעגל UMZCH על טרנזיסטור אפקט שדה במו ידיך? מספיק לעקוב אחר הוראות נוספות.

ניתן להרכיב מעגל UMZCH פשוט על טרנזיסטור אפקט שדה באמצעות טרנזיסטור אפקט שדה p-n-צומת עם ערוץ מסוג n. העיצוב דומה לזה המתואר בעת הרכבת מגבר על טרנזיסטור דו-קוטבי, רק השער תפס את מקומו של הבסיס, הקולט - הניקוז, הפולט - המקור.

UMZCH על מגבר תפעולי

מגבר תפעולי (להלן OU) הוא רכיב אלקטרוני בעל שתי כניסות - הפוך (משנה את האות בפאזה ב-180 מעלות) ואינו הפוך (לא משנה את הפאזה של האות) - וכן פלט אחד וזוג מגעים לאספקת חשמל. יש לו מתח אפס היסט נמוך וזרמי כניסה. ליחידה הזו יש רווח גבוה מאוד.

OU יכול לפעול בשני מצבים:

• במצב מגבר;
• במצבמחולל.

כדי שה-Op-amp יעבוד במצב הגברה, יש צורך לחבר אליו מעגל משוב שלילי. זהו נגד, שמחובר עם פלט אחד ליציאה של המגבר, והשני - לכניסה ההפוכה.

אם תחבר את אותו מעגל לכניסה שאינה הופכת, תקבל מעגל משוב חיובי והמגבר יתחיל לעבוד כמחולל אותות.

יש כמה סוגים של מגברים המורכבים על מגבר ההפעלה:

1. היפוך - מגביר את האות ומשנה את הפאזה שלו ב-180 מעלות. כדי לקבל מגבר הפוך על מגבר הפעלה, אתה צריך לקרקע את הקלט הלא הפוך של מגבר הפעלה, ולהחיל אות על המהפך שצריך להגביר. במקרה זה, אסור לנו לשכוח את מעגל המשוב השלילי.
2. Non-Inverting - מגביר את האות מבלי לשנות את הפאזה שלו. כדי להרכיב מגבר שאינו מתהפך, עליך לחבר מעגל משוב שלילי למגבר ההפעלה, לקרקע את הכניסה ההפוכה ולהחיל אות על הפין הלא מתהפך של מגבר ההפעלה.
3. דיפרנציאל - מגביר אותות דיפרנציאליים (אותות הנבדלים בפאזה אך זהים באמפליטודה ובתדר). כדי להשיג מגבר דיפרנציאלי, עליך לחבר נגדים מגבילים לכניסות המגבר, אל תשכח את מעגל המשוב השלילי ולהחיל שני אותות על מגעי הכניסה: יש להחיל אות קוטביות חיובית על מעגל שאינו מתהפך. קלט, אות שלילי לאות מתהפך.
4. מדידה - גרסה שונה של המגבר הדיפרנציאלי. מגבר מכשור מבצע את אותה פונקציה כמו מגבר דיפרנציאלי, בלבדבעל יכולת לכוונן את ההגבר באמצעות פוטנציומטר המחבר את הכניסות של שני מגברי הפעלה. העיצוב של מגבר כזה הוא הרבה יותר מסובך וכולל לא אחד, אלא שלושה מגבר אופ.

כמה קשה לעבוד עם מגברים תפעוליים? עבור מעגלי אופ-אמפר, לפעמים יכול להיות קשה למצוא רכיבים מתאימים כמו נגדים וקבלים, מכיוון שנדרשת התאמה קפדנית של אלמנטים לא רק בערכים נומינליים, אלא גם בחומרים.

UMZCH במעגלים משולבים

מעגלים משולבים הם מכשירים שתוכננו במיוחד לביצוע משימה מסוימת. במקרה של UMZCH, מיקרו-מעגל קטן אחד מחליף מפל גדול של טרנזיסטורים, מגברים תפעוליים או התקני ואקום.

כיום, שבבי TDA עם מספרים סידוריים שונים, כגון TDA7057Q או TDA2030, פופולריים מאוד. יש מספר עצום של מעגלי UMZCH על מיקרו-מעגלים.

בהרכב שלהם, יש להם מספר רב של נגדים, קבלים ומגברים תפעוליים, מצוידים במארז קטן מאוד, שגודלו אינו עולה על 1 או 2 מטבעות רובל.

עיצוב UMZCH

לפני רכישת החלקים הדרושים וחריטת המוליכים על לוח הטקסטוליט, יש צורך להבהיר את ערכי הנגדים והקבלים, וכן לבחור את הדגמים הרצויים של טרנזיסטורים, מגברים תפעוליים או מעגלים משולבים.

ניתן לעשות זאת במחשב באמצעות תוכנה ייעודית כגון NI Multisim. בְּתוכנית זו אספה מסד נתונים גדול של רכיבים אלקטרוניים. בעזרתו, אתה יכול לדמות את פעולת כל המכשירים האלקטרוניים, אפילו תוך התחשבות בשגיאות, לבדוק מעגלים עבור תפעול.

בעזרת תוכנה כזו, נוח במיוחד לבדוק מעגלי UMZCH רבי עוצמה.

מעגל מגבר סטריאו טרנזיסטור 200W

הסכמה הנחשבת בסעיף זה היא הרבה יותר מסובכת מאלו שתוארו לעיל. אבל תכונות ההגברה שלו טובות יותר מאלו של תכנונים המבוססים על טרנזיסטורים דו-קוטביים עם אפקט שדה, כמו גם מגברים תפעוליים ומעגלים משולבים, שכבר צוינו במאמר.

מוצר זה כולל את הפריטים הבאים:

1. נגדים.
2. קבלים (גם קוטביים וגם לא-קוטביים).
3. דיודות.
4. דיודת זנר.
5. Fuses.
6. טרנזיסטורים דו-קוטביים מסוג N-p-n.
7. P-n-p טרנזיסטורים דו-קוטביים.
8. P-channel IGFETs.
9. שער FET מבודד עם n-channel.

פרמטרים של מגבר כוח זה:

1. P_{תפוקה מדורגת=200W (לערוץ).}
2. U_{הספק שלב פלט=50V (מותרת שינוי קל).}
3. I_{מנוחת שלב הפלט=200 mA.}
4. I_{שארית טרנזיסטור פלט אחד=50 mA.}
5. U_{sensitivity=0.75 V.}

כל החלקים העיקריים של מכשיר זה (שנאי, מערכתקירור בצורת רדיאטורים והלוח עצמו) ממוקמים על מארז אנודייז עשוי יריעת דוראלומין, שעוביה 5 מ מ. הפאנל הקדמי של המכשיר וכפתורי בקרת עוצמת הקול עשויים מאותו חומר.

ניתן לרכוש שנאי עם שני פיתולים של 35V מוכן. רצוי לבחור ליבה בצורת טורואיד (הביצועים שלה אומתו במעגל זה), וההספק צריך להיות 300 W.

גם אספקת החשמל למעגל תצטרך להיות מורכבת באופן עצמאי בהתאם למעגל החשמל UMZCH. כדי לבנות אותו, תזדקק לנתיך, שנאי, גשר דיודה, וכן ארבעה קבלים קוטביים.

מעגל אספקת החשמל של UMZCH ניתן באותו סעיף.

שלוש אמיתות פשוטות שכדאי לזכור בעת הרכבת מעגל חשמלי כלשהו:

1. הקפד להקפיד על הקוטביות של קבלים קוטביים. אם אתה מבלבל פלוס ומינוס במעגל מגבר קטן, אז שום דבר נורא לא יקרה, מעגל UMZCH פשוט לא יעבוד, אבל זה היה בדיוק בגלל שגיאה כל כך לא משמעותית, במבט ראשון, שנפלו רקטות עם ציוד וצוות על הסיפון
2. הקפידו להקפיד על הקוטביות של הדיודות: גם הקתודה עם האנודה אסורה להחלפה. עבור דיודת זנר, כלל זה רלוונטי גם.
3. העיקר שאתה צריך להלחים חלקים רק איפה שיש נקודת מגע בתרשים. רוב המעגלים החשמליים התקולים אינם פועלים בדיוק בגלל שהמתקין לא הלחם את החלקים או הלחם אותם במקום שלא היה בהם צורך.

האם תכנית זו נכללת באחת מתוכניות ה-UMZCH הטובות ביותר? אולי. הכל תלוירצונות הצרכן.

התוכנית של סוכוב

אם ניתן להרכיב את מעגל מגבר ההספק הקודם באופן עצמאי, מכיוון שהוא כולל מעט אלמנטים יחסית, אז עדיף לא להרכיב את מעגל המגבר של סוכוב באופן ידני. למה? בשל המספר העצום של אלמנטים וחיבורים, קיים סיכוי גבוה לטעות, עקב כך תצטרך לבצע מחדש את כל כמות העבודה המשמעותית.

למעשה, זה לא נכון לקרוא לתכנית הניתנת בסעיף זה לתכנית של סוחוב. זהו UMZCH בנאמנות גבוהה מדגם VVS-2011 (תרשים סכמטי של UMZCH מסוג זה ניתן בסעיף זה). בהרכבו, הוא אינו מכיל טרנזיסטורי אפקט שדה, אך הוא כולל:

1. דיודות זנר.
2. נגדים לא ליניאריים.
3. נגדים רגילים.
4. קבלים קוטביים ולא קוטביים.
5. דיודות.
6. טרנזיסטורים דו-קוטביים משני הסוגים.
7. OpAmps.
8. Throttle.

האפשרויות של הכללה זו:

1. P=150W ב-R_{load=8 אוהם.}
2. לינאריות: 0.0002 עד 0.0003% ב-20kHz, P=100W ו-R_{load=4 אוהם.}
3. תמיכה בקבוע U=0 V.
4. פיצוי זמין על התנגדות חוט AC.
5. נוכחות של הגנה נוכחית.
6. נוכחות הגנה של מעגל UMZCH מ-U_exit=const.
7. זמינות של התחלה רכה.

מעגל זה מורכב בקנה מידה תעשייתי ומתאים ללוח קטן. את פריסת המוליכים ומיקום האלמנטים ניתן למצוא באינטרנט,איפה החומרים האלה זמינים בחינם.

סכימות של סדרת Sukhov הן אחת מתוכניות ה-UMZCH הטובות ביותר.

Result

מגבר עוצמת קול הוא מכשיר פופולרי מאוד בקרב מוזיקאים מקצועיים וחובבי מוזיקה רגילים. UMZCH מבוצעים הן על בסיס התקני ואקום וטרנזיסטורים, והן על בסיס מגברים תפעוליים, מעגלים משולבים.

ניתן לרכוש מכשירים כאלה בחנויות מיוחדות, או שתוכלו להכין בעצמכם. מבחינת מחיר, מגברי שפופרות הם היקרים ביותר, ומעגלים משולבים הם הזולים ביותר.

למעגלי צינור UMZCH יש איכות רווח גבוהה יותר מאשר מעגלי UMZCH משולבים או טרנזיסטורים. מסיבה זו אנשים מוכנים לקנות מכשירים כאלה ב-₽50,000, וב-₽100,000, וב-₽450,000.

כאשר מרכיבים מגברים בעצמכם, זכרו את הכללים הבאים:

1. חל איסור מוחלט לבלבל בין הקוטביות של דיודות, דיודות זנר והתקני אנודה-קתודה אחרים, כמו גם קבלים קוטביים. זה כרוך בעובדה שמעגל ה-UMZCH שהורכב כתוצאה מכך לא יעבוד.
2. בעת הרכבת המעגל, עליך להלחים את החלקים שבהם יש נקודת מגע בציור. נשמע כמו הכלל המובן מאליו. זה נכון, אבל מתקינים רבים שוכחים מזה.

אם אתה משתמש בכל ההמלצות שניתנו לעיל, אתה יכול להרכיב בעצמך מגבר כוח צליל טוב לפי מעגל UMZCH על טרנזיסטורים או אלמנטים אחרים.