Arroz. 1. Protótipo

Arroz. 2. Circuito amplificador (clique para ampliar)

Arroz. 3. Circuito de alimentação (clique para ampliar)

Arroz. 4. Esquema de atraso de ativação

Arroz. 5. Titular

Por que estou usando transistores? Aqui está um amplificador valvulado para Tango com Tamura na prateleira de baixo do rack! Esta é uma questão. Nos meus anos de escola, no alvorecer do meu rádio amador na cidade em que então morava, apenas lâmpadas estavam disponíveis nos componentes do rádio. Os transistores estavam apenas começando a entrar no uso de rádio amador como coisas da moda. Até a revista "Radio" da época apresentava a eletrônica de transistores como algo especial. Da mesma forma, ao montar outra estrutura valvulada com peças desenraizadas de rádios antigos, sonhei em um dia montar um amplificador transistorizado de potência absurda e banda de frequência reprodutível para a época. E embora um número incalculável de anos tenha se passado desde então, e ao longo dos anos eu tenha montado amplificadores com que potência, aparentemente é justamente esse desejo, então estabelecido, que ainda não deixa minha alma de rádio amador em paz lâmpadas tão fascinantemente luminosas. Mas chega de nostalgia, vamos ao que interessa nessa história.

A característica deste amplificador, ao contrário de todos os circuitos de som transistorizados conhecidos hoje, não é de forma alguma cascatas de transistor desenhadas abstracionistas. O truque é que neste amplificador não há Amplificador de Tensão Ativa usual para transistores e circuitos de transistores valvulados. A função de amplificar a tensão neste amplificador é realizada por um componente passivo - um transformador elevador especialmente fabricado. Você dirá - olhe para os circuitos dos primeiros amplificadores de transistor - nem mesmo um transformador foi usado lá. Isso mesmo, mas naqueles primeiros amplificadores, os transformadores apenas casavam a impedância dos estágios do amplificador entre eles e a carga. E esses primeiros amplificadores com transformadores correspondentes soaram, se você não se lembra de como simplificar ... Embora eu tenha ficado grato a esses primeiros amplificadores de transistor, porque eles me colocaram em dúvida de que as válvulas não eram promissoras para o som. Sim, e como poderia haver dúvida em uma comparação direta, completamente não especialmente organizada - naquela época, os amantes da música ouviam música em amplificadores valvulados.

Não é bem assim, mas em geral sobre o tema do som - mais tarde voltamos a ser exatamente os mesmos de então com transistores, criados com fontes digitais - progresso, onde seria :.

Mas voltando às fichas. Portanto, a principal característica é um transformador elevador especial. Para não assustar com essa palavra logo no início da história, farei uma ressalva de que se trata de um transformador feito especialmente para um amplificador transistorizado. Não para lâmpada. Portanto, apenas uma pessoa preguiçosa não pode fazê-lo, seria aço elétrico com som mais ou menos decente com uma seção transversal de mais de cinco ou seis metros quadrados. centímetros. Em nosso país, isso foi nos velhos tempos, sem dúvida. Mas sobre isso em um material separado separado sobre o cálculo de tal transformador, no qual, se eu tiver tempo, também apresentarei um programa para calcular esse transformador em qualquer material e tipo de núcleo decente. Isto é sobre os caseiros. O resto, que quebra o enrolamento de quaisquer transes, você pode usar os prontos, por exemplo, os indicados no circuito do amplificador. Nossos transes modernos de todos os tipos de laboratórios, bem como das restantes indústrias de transformadores vivos envolvidos em transformadores de som, eu não recomendo. Como eu conheço a situação dos nossos materiais modernos e, mais importante, dos cérebros envolvidos neste campo - de acordo com a última declaração - o mercado para nossos equipamentos de som é quase zero. De fabricantes estrangeiros, você pode encontrar, se não transformadores quase adequados para este amplificador (veja o diagrama do circuito), faça o pedido com as características desejadas. Eles, esses fabricantes, até onde eu sei, vão ficar até felizes com isso.

Assim, as características do transformador elevador:

• tensão efetiva de entrada até 2 Volts;
• a resistência dada ao enrolamento primário é de aproximadamente 40 ohms;
• relação de transformação 1: 5: 10, dependendo da potência de saída desejada, da qual, a propósito, literalmente tudo no estágio do transistor de saída depende deste amplificador;
• resistência resistiva do enrolamento secundário não é superior a 200 ohms.

Para um teste, embora com um resultado sonoro pouco previsível, você pode usar um transformador de um amplificador de fone de ouvido valvulado, colocado pelo enrolamento secundário, como um step-up. Ao mesmo tempo, vale a pena, ouvindo a resposta de frequência do amplificador, brincar com um resistor que desvia o enrolamento de aumento. O valor do qual não pode ser inferior a 5 kOhm, falando de improviso, sem contar. E ao calcular, você precisa começar com a resistência dada ao enrolamento primário do transformador - deve ser de cerca de 40 ohms.

Vamos passar para o dispositivo de circuitos de amplificação de corrente de transistor. Durante minha vida de rádio amador, tentei todos os circuitos de transistores possíveis, que só eram conhecidos, para construir estágios de amplificação de corrente. E apenas dois tipos de toda a variedade de circuitos de amplificação de corrente me pareceram musicais. Um deles é o que é usado no circuito deste amplificador. Este é um circuito clássico elementar com uma estabilidade reduzida (!) da corrente quiescente do estágio de saída, reduzida pela desorganização fundamental do feedback nos transistores de saída. Você pode encontrar uma descrição da operação de tal circuito em qualquer livro sobre circuitos de transistores.

A estabilização térmica da corrente quiescente dos transistores de saída de tal circuito é feita diretamente despretensiosa e, como resultado, não muito eficaz - por uma conexão térmica entre o transistor de saída e o transistor que está no acúmulo da saída (doravante - transistor oscilante, driver, etc). Devido a um mecanismo de estabilização térmica tão simplificado, o estágio de saída de um amplificador baseado em tal circuito requer um cálculo cuidadoso das condições térmicas dos transistores e uma abordagem um pouco mais séria do projeto de dissipadores de calor. É por isso que, para este tipo de transistores de saída, indico valores específicos da tensão de alimentação do estágio de saída de amplificação da corrente deste amplificador a partir de diferentes impedâncias dos alto-falantes conectados. Em relação a este amplificador, noto imediatamente que seu primeiro estágio de amplificação de corrente nos transistores Q1:Q4 também requer estabilização térmica da corrente quiescente dos transistores de saída do estágio através de acoplamento térmico entre eles - colocando os pares de transistores correspondentes em um radiador com uma potência térmica dissipada de cerca de dois watts.

Na prática, esta estabilização térmica pode ser realizada colocando os transistores necessários em ambos os lados da plataforma de cada dissipador de calor um em direção ao outro, ou seja, transistores de pouso com furos de montagem em um parafuso de aperto em lados diferentes do dissipador de calor. Também é possível estabilizar mais efetivamente a corrente quiescente dos transistores de saída. Aqueles. organização de uma conexão térmica mais próxima entre os transistores. É esta solução de design que eu uso no estágio de saída de amplificação de corrente deste amplificador - os pares correspondentes de transistores são colocados próximos um do outro em uma placa feita de um material com alta condutividade térmica, como o cobre, que já está montado no dissipador de calor principal de alumínio. Assim, aumentamos significativamente a eficiência do mecanismo de estabilização da corrente quiescente dos transistores de saída, enquanto a temperatura dos cristais do transistor diminui em cerca de quinze a vinte graus Celsius em relação à maneira tradicional de colocar os transistores em um dissipador de calor e é muito de crítico para semicondutores.

A placa de cobre na lateral do dissipador de calor principal deve ser estanhada. Para facilitar a vida, a fim de excluir o desacoplamento elétrico dos transistores localizados no mesmo dissipador de calor, a estabilização térmica da corrente quiescente dos transistores de saída também é possível através do acoplamento térmico dos transistores oscilantes e de saída dos braços opostos do circuito . Mas a temperatura dos cristais, na qual a corrente quiescente dos transistores de saída se estabilizará neste caso, será maior que a do método que uso. E se o cálculo térmico do modo de operação do transistor estiver incorreto, essa temperatura pode se aproximar da temperatura crítica para os cristais do transistor.

Agora, sobre a linearidade da amplitude do circuito do amplificador de corrente usado neste amplificador - geralmente é realizado executando a carga de transistores oscilantes na forma de fontes de corrente, veja a fig. 1. Mas, em vez de palavras, o circuito amplificador operacional AD797, com o mesmo estágio de saída, e provavelmente a melhor linearidade entre os opamps, seria mais apropriado e indicativo. Foi nesta versão clássica que usei um circuito de estágio de saída semelhante em meus amplificadores por mais de vinte anos atrás. Alguns anos atrás, discuti sobre esse assunto com um amigo que me convenceu a tentar a opção de estabilizar a corrente do transistor oscilante por meio de um aumento de tensão, semelhante ao conhecido circuito de 87 da revista Radio ou descrito no meu livro favorito de Tietze e Schenk de 83 sobre circuitos de transistores.

Mas dei esse passo, levando em conta algo completamente diferente, ou seja, o amplificador Quad 405 de ótima sonoridade, que também usa uma solução semelhante. E também percebendo que os capacitores para esses fins devem ter uma alta qualidade de som, ou seja, impedância linear não ressonante em uma ampla banda de frequência. Como eu poderia obter esses capacitores, comparei o som da cascata com uma fonte de corrente - e mais uma vez confirmei a correção da minha própria abordagem ao projetar amplificadores de transistor - quanto menos semicondutores atrapalham o som, mais musical o amplificador soa. Mas, por certas razões, ele escondeu ativamente o fato da superioridade da variante do circuito com aumento de tensão até agora. Direi mais, como resultado dessa ação, obtive os resultados que esperava.

Agora vamos passar para o cálculo dos resistores de carga dos transistores oscilantes, que determinam a corrente dos transistores oscilantes e dos transistores de saída. Em repouso, a tensão do coletor de base do transistor de saída do estágio é aplicada a esses resistores. Com precisão suficiente para este cálculo, podemos tomar essa tensão igual à tensão de alimentação do braço do estágio menos a tensão que cai no emissor-base do transistor de saída, que é aproximadamente igual a 0.5:0.7 Volts. Em seguida, você precisa decidir quanta corrente deve fluir pelos transistores de saída. Neste assunto, não sou um sadomosista, e o que me importa não é qualquer ideia elétrica na forma de adesão à classe de operação de circuito geralmente aceita, mas apenas a suficiência na transferência da musicalidade.

Depois de muita experimentação nos dissipadores de calor usados, estabeleci uma corrente quiescente de 80:150 mA, dependendo do tipo de transistor usado. Transistores de diferentes fabricantes e modelos, bem como lâmpadas, soam de maneira diferente, inclusive para cada modelo de transistor eles têm um certo valor de “som” da corrente quiescente para um circuito específico do estágio do amplificador e dissipador de calor com um valor específico de resistência térmica . Em relação aos transistores indicados no diagrama e aos dissipadores de calor que utilizei, o valor da corrente quiescente dos transistores do estágio de saída foi de 130 mA. A mesma corrente deve fluir através das resistências calculadas. Caso contrário, aplicando a lei de Ohm, obtemos o valor do resistor que carrega o transistor oscilante.

Não vou me deter no cálculo dos detalhes do circuito de aumento de tensão, devido à elementaridade de tal tarefa, direi apenas que o valor do capacitor indicado no circuito do amplificador é suficiente para a operação efetiva do circuito de aumento de tensão na faixa de frequência necessária com os valores das correntes quiescentes dos transistores de saída indicados por mim. Também não recomendo o uso de um capacitor com classificação superior, com base em considerações elementares para a operação de capacitores em corrente alternada. Além disso, para não complicar a vida mais uma vez, tomamos o valor de cada resistor do circuito de aumento de tensão igual à metade do valor da resistência de carga do transistor oscilante. A próxima pergunta é sobre a tensão de alimentação do estágio de saída de amplificação de corrente deste amplificador. Esta questão para este circuito de estágio de saída do amplificador é a mais importante. A estabilidade da cascata e seu som dependem disso. Para não me aprofundar nessas selvas difíceis, vou me concentrar no fato de que, empiricamente, em transistores com dissipação de potência de cerca de 0 W, foi obtida a seguinte dependência para o estágio de saída deste amplificador:

Com base nesses valores, obtemos os valores de cada um dos quatro resistores dos circuitos de aumento de tensão para uma carga de 4 ohms igual a 100 ohms. Para a segunda carga, ofereço a oportunidade de praticar o cálculo de resistores por conta própria.

Depois disso, de acordo com fórmulas conhecidas, você precisa calcular o valor da potência desses resistores. Isso é tudo, o cálculo do amplificador está concluído.

Vamos ao mais importante - construtivo. Antes disso, outra pequena digressão. Acredito que o design na tecnologia de áudio transistorizado afeta o som do amplificador muito mais do que na tecnologia valvulada. Falando agora sobre som, certamente me refiro aos momentos sutis de som disponíveis para audiófilos e amantes da música avançados que também ouvem esses momentos, mas os tratam filosoficamente.

Então, o design deste amplificador. Primeiro, sem placas de circuito impresso. Apenas a montagem articulada, os pontos de solda são organizados nos terminais dos transistores ou nas pétalas de montagem, rebitadas em placas separadas de material isolante. Mais uma vez repito - observe os pontos de solda e a entrada / saída dos condutores indicados no diagrama de circuito do amplificador, isso determina em grande parte o som do amplificador ao usar componentes de som. Caso contrário, você não recuperará parte do dinheiro gasto na compra de componentes de rádio de alta qualidade. Condutores de qualidade também estão incluídos nos componentes de som deste amplificador. Você pode usar fios de montagem Cardas, você também pode usar nossos fios antigos feitos de cobre não estanhado vermelho escuro macio sem isolamento. Você organiza o isolamento posteriormente, após a dessoldagem, por exemplo, com papel elétrico e onde for razoavelmente necessário.

Em segundo lugar, cada canal do amplificador é montado por um projeto separado, incluindo fonte de alimentação desacoplada, incluindo um transformador de potência. E estruturalmente, os atuais estágios de amplificação também não são combinados. O primeiro estágio é montado em uma placa de circuito separada, o estágio de saída é feito como uma estrutura tridimensional separada, cuja parte do corpo do mancal principal é mostrada na Fig. 5. Esta peça, de maior área, é fixada no próprio chassi do amplificador por meio de desacoplamento de vibração. Os orifícios desta parte do corpo são projetados para acomodar os capacitores C5 e C6. Em cima desta parte, com um entreferro de 1 cm, os dissipadores de calor dos transistores de saída são fixados, com os blocos de montagem dos transistores voltados um para o outro. Os dissipadores de calor dos transistores de saída foram projetados especificamente para este amplificador e são radiadores de ar não enegrecidos com área efetiva de 490 cm^2 feitos de alumínio, com oito aletas de 4 mm de espessura e 45 mm de comprimento em um lado. A almofada de montagem do transistor tem uma largura de 80 mm, uma altura de 50 mm e uma espessura de 10 mm. Todos os componentes restantes do estágio de saída estão localizados entre esses dissipadores e, como já mencionei, são soldados diretamente nos terminais dos transistores e na placa de montagem com pétalas, que é fixada no meio entre os dissipadores na placa principal caso do estágio de saída.

Agora atenção! Vou me debruçar com mais detalhes sobre os capacitores C5 e C6. Os furos na parte da carcaça do estágio de saída são projetados para acomodá-los, veja a fig. 5. Eu lhe digo como isso deve acontecer. Pegamos uma folha de cobre fina (0.05 mm) e envolvemos os capacitores com um ajuste de interferência várias vezes. Em cima do cobre, colocamos algumas camadas de fibra de vidro fina também em tensão. Já nele enrolamos a quantidade de fio calculada para uma potência de 10 W e uma tensão de 15..30 Volts de qualquer material com alta resistividade e organizamos as conclusões do elemento de aquecimento resultante. De cima, colocamos novamente algumas camadas de fibra de vidro fina na tensão e uma camada de folha de cobre fina também na tensão. Camadas de folha de cobre são conectadas eletricamente à caixa do amplificador. Este desenho deve ser feito com muito cuidado e, para que não tenha ressonâncias próprias, deve ser impregnado com qualquer líquido organossilício viscoso e não secante. Depois disso, inserimos este conjunto no orifício da parte do corpo e preenchemos o espaço restante com selante de silicone. Não especifico o design exato do aquecedor, porque se você não puder calculá-lo e organizar sua operação, não o aconselho a assumir a fabricação deste amplificador. A temperatura na superfície dos capacitores C5 e C6, que este aquecedor deve fornecer, é de 50 a 60 graus Celsius para a primeira marca de produção ELNA CERAFINE. Para capacitores de outras marcas, você deve selecionar essa temperatura de ouvido. Posso dar uma explicação para essa abordagem no projeto de amplificadores transistorizados na descrição do meu novo amplificador transistorizado de áudio, que está completamente repleto de tal esoterismo. Se a hora dele chegar. Mas para o aquecedor. Se você não usar o monitoramento automático de temperatura, seria melhor alimentar o aquecedor com corrente alternada, retirando-o do transformador de potência do canal. Se houver automação, a partir de um transformador de energia separado, no qual, neste caso, você pode desligar a energia do circuito de atraso de ativação do alto-falante.

Agora brevemente sobre o circuito de atraso - um relé de tempo eletrônico convencional, o atraso é devido à constante de tempo do circuito de alimentação do capacitor localizado na base do transistor composto. Uma questão importante sobre o relé é que seus contatos afetam o som do amplificador. Tenho pouca experiência neste assunto, pois há muito tempo me acostumei com o relé da marca TKE52PDU. Este relé é usado em dispositivos de automação na indústria nuclear. No diagrama de atraso, indiquei um revezamento Fyujitsu bem estabelecido, provavelmente será mais fácil de encontrar.

Bem, o último. O que parece um fuzz, mas é abreviado como GA. Este é o segundo esotérico neste amplificador. Meios - harmonizador de corrente anisotrópica. Meu novo amplificador, que já mencionei, é completamente esotérico - transformadores rotativos, fontes de corrente coerentes, etc. Nisso eu parei no número três. Então, como esse harmonizador é executado? Dois terminais de cobre são fixados rigidamente a uma distância de 8 mm, um condutor de 0.1 mm de diâmetro é soldado entre eles. Eu uso fio de ródio exposto a 10^22 fluxo de nêutrons. No caso mais simples, o condutor pode ser de cobre, mas para que tenha as propriedades necessárias ao harmonizador, deve ser formado naturalmente, ou seja, com idade superior a 40:50 anos. Tal condutor, por exemplo, pode ser retirado das bobinas de RF de rádios antigos. A física desse processo é bastante complicada para uma apresentação elementar, talvez um modelo associativo-similar possa ser representado como uma espécie de bocal laminarizando o escoamento.

Qual a qualidade do som desse amplificador? O som é muito claro, cheio de tubos e animado, e muito rápido. Não tenho o hábito de descrever momentos sutis em palavras. Prefiro falar sobre as etapas do caminho. A primeira versão dessa linha de amplificadores era um amplificador discreto com um estágio diferencial na entrada e um driver de transistor no OE, carregado por uma fonte de corrente - o estágio de saída já era o mesmo mostrado na Fig. 1. OOS estava presente naquele amplificador, no início dos anos oitenta, a luta contra as distorções medidas apenas explodiu. Depois deste amplificador, encontrei apenas o livro publicado por Tietze e Schenck, e coloquei o amplificador operacional no acúmulo deste estágio de saída, introduzindo resistores antiparasitários em todas as bases. Mas o feedback, por engano ou providência, foi introduzido na saída do amplificador operacional. Em resposta a isso, ouvi um som tão cheio que comecei a descobrir o que havia feito. E quando descobri, comecei a experimentar a construção do estágio de saída. O esquema da fig. 1 é apenas desta série, mais perto de meados dos anos 90 e isso pode ser visto na foto, que é da mesma idade. Falei sobre esse esquema nos anos noventa na conferência FIDO. O último circuito usando válvulas nesta linha de amplificadores foi um projeto de UN a 6E5P com um transformador 5K: 150 Ohm e além do mesmo UT da fig. 1. Falei sobre isso, a última versão do híbrido, em um dos fóruns locais de áudio da Internet há cerca de dois anos. Bem, então havia um amplificador ao qual esta história é dedicada.

Tudo sobre este amplificador. Eu também queria falar sobre a diferença entre engenheiros de som e engenheiros eletrônicos que projetam circuitos de som, mas mudei de ideia. Embora uma das minhas observações - quantos conheci tais engenheiros, não notei nenhum ouvido musical ou preferências musicais profundas. Foi aí que percebi porque eles gostam tanto de avaliar a qualidade do som dos equipamentos de som com todo tipo de distorção, e porque é tão importante para eles medir essas distorções com um aparelho de medição. E o fato de que a alta qualidade de som dos amplificadores está extremamente fracamente ligada a qualquer distorção é de pouca preocupação para esses engenheiros. Mas não sou engenheiro eletrônico e, como físico, a verdade é mais importante para mim. Sim, isso também se aplica à qualidade do som deste amplificador.

Mas por que estou fazendo transistores? Claro, é mais fácil culpar Freud. Mas não, a resposta para isso é diferente - porque nas lâmpadas há muito tempo é transparente. E onde treinar seu cérebro, se não em um som de transistor? Também pareço ter descoberto a tecnologia digital, mas ah, como não quero entrar em assuntos de vinil - estou quase satisfeito com o som dos discos soviéticos com clássicos no Micro com Rega 300. Embora tenham desvantagens:

Portanto, não vou jurar em nada.

Autor: Vladimir Ul'yanov (Vladimir Ulyanov); Publicação: cxem.net

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