nlothik (nlothik) wrote,
nlothik
nlothik

Category:

Похоже, доломал

Дорисовал схему усилителя для наушников. Схема, в-общем, самая классическая — операционный усилитель и двухтактный выходной каскад на рабоче-крестьянских силовых транзисторах TIP29/TIP30. Берём любую книжку по электронике, например, того же Горовица-Хилла, и там всё можно найти.

Схема питается от блока питания ±15V, и её можно использовать не только для наушников. Если немного пересчитать выходной каскад, она вполне может потянуть небольшой громкоговоритель, желательно, импедансом повыше (от 16 ом), и может в таком режиме выдавать около 2 ватт. Это, кстати, только кажется, что мало. При громкоговорителе с нормальной чувствительностью этого вполне достаточно, чтобы домашние начали орать, чтобы сделал потише =)

В конечном счёте максимальная выдаваемая данным усилителем мощность упирается в основном в ограничения операционного усилителя OPA134 и простого выходного каскада — питание максимум от ±18 вольт, выходное напряжение на ±2 вольта меньше напряжения питания, максимальный выдаваемый ОУ ток — 34 миллиампера, плюс падение в 0.7 вольт на каждом выходном транзисторе — и получается, что сильно больше этих самых двух ватт не выжмешь. Ну, если речь о том, чтобы слушать качественный сигнал.

Немного о самой схеме (это, скорее, заметки для себя, чтобы не забыть, как это всё рассчитывать). Коэффициент усиления обуславливается соотношением номиналов резисторов R2 и R1 в цепи отрицательной обратной связи и равен 1 + R2/R1, т.е. при данных номиналах он составляет около 10. Резистор R2 я сделаю переменным, крутилку выведу наружу и помечу как Gain. Конденсаторы C1 и C2 дополнительно стабилизируют питание (в окончательной схеме я их ещё дополнительно шунтирую мелкими керамическими или полиэстеровыми конденсаторами). Конденсатор C3 закорачивает наводки радиочастот на землю, чтобы не усиливать посторонние сигналы. Выходной тракт самый обычный — диоды D1 и D2 практически любые маломощные кремниевые, их задача только в том, чтобы загнать транзисторы Q1 и Q2 в линейный режим, иначе при переходе сигнала через ноль будут искажения. Не надо использовать мощные выпрямительные, германиевые или диоды Шоттки — у них падение напряжения будет другим, чем на базе у кремниевых транзисторов. Вдобавок их надо монтировать в контакте с самими транзисторами, на теплопроводящей пасте — таким образом будет обеспечена стабильность при нагреве. Значения резисторов R3 и R4 рассчитываются исходя из максимального тока, который будет выдаваться транзисторами. Я исходил из максимальной мощности в 1 ватт, для нагрузки в 32 ома (представленной резистором R5). По закону Ома это ток около 32 миллиампер. Делим это на коэффициент усиления по току транзисторов в 30 (мыслим консервативно). Получаем около 9k ом. Мыслим, опять же, консервативно, и ставим 8k2. Выходные резисторы R6 и R7 опять же, для дополнительной стабильности. Ну, и конденсатор C4 приводит коэффициент усиления схемы к нулю для сигналов постоянного тока.

При симуляции усилителя параметры КНИ очень впечатляющие:

А теперь попробуйте повторить это же самое на лампах, ага. Всё чисто ламповое (не гибридное) с КНИ менее 0.1% есть либо наглое враньё, либо замеряно в каких-то спецусловиях, не имеющих ничего общего с реальным миром.

Конечно, понятно, что это только симуляция, и она не учитывает, например, тепловой шум от резисторов (что тоже корёжит сигнал). Но по крайней мере, это служит хорошей аттестацией того, что дизайн как минимум, неплох.

Одно мне непонятно в программе LTSpice — её очень странный подход к расчёту тепловыделения. Она продолжает упорно считать, что при максимальной громкости транзистор Q1 будет рассеивать более 8 ватт. При этом напряжение, выдаваемое усилителем на нагрузку, составляет 20 вольт от гребня до гребня, или около 7 вольт среднеквадратичных. Соответственно, это ток в 220 миллиампер или 110 миллиампер на каждый транзистор. На транзисторе высаживается около 11.5 вольт, и его тепловыделение будет около 1.3 ватт (ток в базе я не буду учитывать — там копейки). Откуда восемь ватт — непонятно.

В заключение скажу, что для наушников данный усилитель — мягко говоря, очень избыточен. Чувствительность моих 950х Сонек составляет 106 децибел на милливатт. Т.е. выдав на них 10 милливатт я получу громкость как на концерте монстров рока, а с мощностью в 1 ватт я почти с гарантией оглохну =)))

Осталось запилить схему в том же Eagle, запулить печатную плату, собрать, и вперёд. Надеюсь, найду время.

Mirrored from Лабораторный Журнал №6.

Tags: 73
Subscribe

  • Дураки, что ли

    Маск настаивает на том, чтобы заменить руль на новой Тесле S, вот таким вот, блин, причиндалом: Он дурак, что ли? Ну ведь сто раз уже…

  • Раньше было $35

    Раньше я Котобуса за тридцать пять монет заправлял. А теперь накося, доставай полтинник. Спасибо, Бидон Бидоныч, едят тебя мухи. Что значит…

  • Почему все ездят на кроссоверах

    Где-то с середины нулевых в США началось массовое вымирание седанов. Большинство компаний сильно сузили линейку предлагаемых моделей. Тот же Форд…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 19 comments

  • Дураки, что ли

    Маск настаивает на том, чтобы заменить руль на новой Тесле S, вот таким вот, блин, причиндалом: Он дурак, что ли? Ну ведь сто раз уже…

  • Раньше было $35

    Раньше я Котобуса за тридцать пять монет заправлял. А теперь накося, доставай полтинник. Спасибо, Бидон Бидоныч, едят тебя мухи. Что значит…

  • Почему все ездят на кроссоверах

    Где-то с середины нулевых в США началось массовое вымирание седанов. Большинство компаний сильно сузили линейку предлагаемых моделей. Тот же Форд…