Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Wzmacniacz słuchawkowy klasy A z prądowym sprzężeniem zwrotnym

AVT2850
kit
Dość często pojawiają się publikacje wzmacniaczy słuchawkowych, jednak w większości przypadków są one oparte na specjalizowanych układach scalonych, co dość skutecznie uniemożliwia eksperymentowanie z układem. Prezentowany wzmacniacz, mimo prostoty, ma kilka nietypowych cech: JFET-owy stopień wejściowy, stałoprądowe sprzężenie zwrotne i bufor wyjściowy w klasie A. Sprawia to, że każdy użytkownik może sam decydować o brzemieniu, zarówno poprzez zmianę półprzewodników na inne, ingerencję w sprzężenie zwrotne czy przesunięciu punktów pracy poszczególnych stopni.
Article Image

Opis układu

Rysunek 1 przedstawia uproszczony schemat ideowy wzmacniacza.

Zasada działania jest dość prosta. Podając napięcie na wejście, wywołujemy wzrost napięcia na wyjściu bufora 1, a co za tym idzie, zwiększenie prądu w dodatniej lub ujemnej gałęzi zasilania rozpatrywanego bufora. Prąd ten, dzięki lustrom prądowym zbudowanym z tranzystorów bipolarnych, jest powtarzany w drugim stopniu. Tylko ten stopień posiada wzmocnienie napięciowe i tutaj następuje zamiana prądu na napięcie. Bufor 2-ma zazadanie dostarczyć prąd o większej wartości do obciążenia (słuchawki).

Rys.1 Uproszczony schemat ideowy- wzmacniacz słuchawkowy klasy A

Rezystory zapewniają prądowe sprzężenie zwrotne, napięcie na wyjściu wzmacniacza rośnie (maleje) tak długo, dopóki nie wytworzy się stan równowagi, czyli napięcie na wyjściu bufora 1-nie będzie równe napięciu wejściowemu. Rysunek 2 przedstawia kompletny schemat wzmacniacza. Układ jest prawie w całości symetryczny, z wyjątkiem pierwszego stopnia. Kondensator C1 oddziela ewentualną składową stałąwystępującą na wyjściu źródła sygnału, a rezystor R1 ustala rezystancję wejściową.

Tranzystory polowe T1 i T2 wraz z rezystorami R6, R7, R10 i potencjometrem P1 tworzą bufor (bufor 1 z rysunku 1). Taka konfiguracja jest rzadko spotykana w układach audio, ale sprawdza się dobrze. T1 i T2 powinny być dobrane w parę (jak najbardziej zbliżone parametry), P1 służy do wyzerowania napięcia stałego na wyjściu. Tranzystory T3 i T5 (również dobrane w parę) są główną częścią lustra prądowego w dodatniej gałęzi zasilania, R2 i R4 poprawiają parametry lustra – dodatkowo zmniejsza ją wrażliwość na zmiany temperatury.

Rys.2 Schemat ideowy - wzmacniacz słuchawkowy klasy A

Analogicznie zbudowane jest lustro z elementów T4, T6, R3, R5. Rezystor R8 wprowadza lokalne sprzężenie zwrotne w stopniu wzmocnienia napięciowego. Bufor wyjściowy (bufor 2 z rysunku 1) jest zbudowany klasycznie. Tranzystory T7 i T8 pracują jako źródła prądowe ustalające prąd tranzystorów T9 i T10, prąd spoczynkowy tranzystorów mocy wyznacza stosunek wartości rezystancji R14–R16 i R15–R17. Temperaturowe zmiany napięcia baza–emiter T11 i T12 są kompensowane przez T9, T10.

Prądowe sprzężenie zwrotne jest realizowane przez R13, który wraz z R9 tworzą dzielnie i redukują wzmocnienie całego układu do około 5,5x. Rysunek 3 to schemat zasilacza, jest on typowy. Prostownik to tylko dwie diody D1, D2 połączone w podwajacz napięcia (jednopołówkowy), R1 i R2 zabezpieczają D1 i D2 przed dużym prądem mogącym wystąpić podczas ładowania kondensatorów. Napięcie wyjściowe, wyznacza stosunek rezystorów R3–R4 (V+) i R5–R6 (V–), kondensatory C5, C6 zwiększa ją współczynnik tłumienia tętnień. W przypadku zwarcia któregoś z wyjść zasilacza C5 i C6 zostają szybko rozładowane przez diody D3, D4. Kondensatory C1–C4 i C7–C10 odsprzęgają zasilanie.

Rys.3 Schemat ideowy zasilacza - wzmacniacz słuchawkowy klasy A

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytkach drukowanych pokazanych na rysunkach 4 i 5. Rysunek 4 przedstawia jeden kanał wzmacniacza, natomiast rysunek 5 prezentuje zasilacz. Układ modelowy wzmacniacza nieco się różni, ponieważ dwa kanały zostały zmontowane na jednej płytce drukowanej. W skład kitu AVT-2850 wchodzą dwie płytki wzmacniaczy i płytka zasilacza. Jeśli chodzi o montaż, to jest on typowy: zaczynamy od rezystorów, następnie montujemy kondensatory i tranzystory. Tranzystory T1-T2, T3-T5, T4-T6 łączymy parami klejem "kropelkopodobnym" lub za pomocą odcinków rurki termokurczliwej.

Rys.4 Schemat montażowy - wzmacniacz słuchawkowy klasy A

Tranzystory T11, T12 przykręcamy do radiatora z użyciem pasty przewodzącej ciepło. T9 i T10 również powinny mieć pewny kontakt z radiatorem żeby tak było, dociskamy je kawałkiem odpowiednio ukształtowanej blaszki (+pasta). Jeśli użyjemy do tego celu sztywnego kawałka aluminium (tak jak w układzie modelowym), należy między nim a tranzystorami umieścić kawałek miękkiego tworzywa np. dętki, aby nie dopuścić do po wstania naprężeń w małych obudowach TO92. Stabilizatory zasilacza także muszą mieć odpowiednie chłodzenie.

Rys.5 Schemat montażowy zasilacza-wzmacniacz słuchawkowy klasy A

Zasilacz po zmontowaniu powinien pracować od razu poprawnie. Przed podłączeniem wzmacniacza należy ustawić ślizgacz potencjometru P1 w środkowym położeniu. Po włączeniu zasilania, kręcąc P1, ustawiamy 0V na wyjściu. Prąd spoczynkowy sprawdzamy, mierząc napięcie na rezystorach R16, R17 (powinno być około 200mV). Po upływie 15 minut, gdy wzmacniacz osiągnie właściwą temperaturę pracy, dokonujemy korekty napięcia stałego na wyjściu.

Możliwości zmian

Warto zastosować wszystkie rezystory 1% (metalizowane). Można poeksperymentować z wejściowymi tranzystorami JFET i zastosować jakieś przeznaczone do audio np. 2SK117, 2SK170 lub jeszcze lepiej monolityczny podwójny np. 2SK389. Przy takich zmianach należy uwzględnić ich charakterystyki i zmienić wartości rezystorów R6, R7, R10 i P1. Tranzystory wyjściowe T11 i T12 również można zastąpić innymi, najlepiej o dużym wzmocnieniu i mocy co najmniej 10W. Tranzystorów BC550/560 nie warto wymieniać, bo są to jedne z lepszych na naszym rynku.

Słuchawki możemy podłączyć dopiero kilka minut po włączeniu wzmacniacza (stabilizacja punktu pracy). Jeśli komuś ta niedogodność bardzo przeszkadza, może w szereg ze słuchawkami włączyć odpowiednio dobrany kondensator, który skutecznie odetnie składową stałą. Lepszym rozwiązaniem może być dobudowanie układu DC-serwo. Wzmacniacz został zaprojektowany z myślą oobciążeniu powyżej 32Ω, jednak jak się okazało podczas testów, zupełnie dobrze radzi sobie z głośnikami 8Ω. Większość producentów słuchawek przewiduje, że ich produkty będą współpracować ze wzmacniaczami mającymi szeregowy rezystor na wyjściu, dla tego polecam sprawdzić wpływ takiego rezystora (10…100Ω) na dźwięk.

W modelu jako radiator służy obudowa wykonana z 2,5mm aluminium i wymiarach 20x15x8cm. Obudowa powinna mieć otwory wentylacyjne w dolnej i górnej pokrywie (w modelu jeszcze ich nie ma). Do zasilania układu można użyć zasilacza wtyczkowego lub jakiegokolwiek transformatora o mocy minimum 20W i przemiennym napięciu wyjściowym 12...15V (biorąc pod uwagę specyfikację naszej sieci energetycznej, lepiej trzymać się wyższych napięć zasilania).

Wykaz elementów
WZMACNIACZ (1 kanał)
 
Rezystory:
 
R1
68kΩ
R2–R5,R7
270Ω
R6
168Ω (100Ω+68Ω)
R8
22kΩ
R9,R11,R12
100Ω
R10
220Ω
R13
470Ω
R14,R15
22Ω
R16,R17
P1
1kΩ (PR)
Kondensatory:
 
C1
2,2μF
C2,C3
22μF
C4,C5
100nF
Półprzewodniki:
 
T1,T2,T7,T8
BF245B
T3,T5,T9
BC560C
T4,T6,T10
BC550C
T11
2SC4793
T12
2SA 1837
ZASILACZ
 
Rezystory:
 
R1,R2
0,47Ω 2W
R3,R6
220Ω
R4,R5
1,8kΩ
R7
2,2kΩ
Kondensatory:
 
C1,C2
10 000μF
C3,C4,C7,C8
100nF
C5,C6
22μF
C9,C10
470μF
Półprzewodniki:
 
D1,D2
1N5408
D3,D4
1N4007
LED1
dowolna LED
U1
LM317
U2
LM337
Tematyka materiału: wzmacniacz słuchawkowy klasy A
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich grudzień 2007
Udostępnij
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"