مخطط UMZCH: الأنواع والوصف والجهاز وأمر التجميع

2024 مؤلف: Trinity Chesterton | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 00:29

كثير من الناس على دراية بالموقف عندما يقوم الجهاز بتشغيل الصوت ، لكن لا يفعل ذلك بصوت عالٍ كما نود. ماذا أفعل؟ يمكنك شراء معدات استنساخ الصوت الأخرى ، أو يمكنك شراء مضخم طاقة بتردد صوتي (يشار إليه فيما بعد بـ UMZCH). علاوة على ذلك ، يمكن تجميع مكبر الصوت باليد.

للقيام بذلك ، تحتاج فقط إلى المعرفة الأساسية بالإلكترونيات ، مثل القدرة على التمييز بين الباعث والقاعدة والمجمع في الترانزستور ثنائي القطب ، والتصريف ، والمصدر ، والبوابة في المجال ، بالإضافة إلى الجوانب الأولية الأخرى

فيما يلي سيصف أهم معلمات مضخمات الطاقة الصوتية التي يجب تحسينها لتحقيق مكاسب أكبر ، بالإضافة إلى أبسط دوائر هذه الأجهزة ، مجمعة على مكونات أساسية مختلفة مثل الأنابيب المفرغة ، الترانزستورات ، مكبرات الصوت التشغيلية والدوائر المتكاملة.

بالإضافة إلى ذلك ، ستنظر المقالة في مخطط UMZCH عالي الجودة. سيتأثر تكوينه ومعلماته بالإضافة إلى ميزات التصميم. سيتم أيضًا النظر في مخطط UMZCH Sukhov.

معلمات UMZCH

أهم معلمة في مكبر الصوتعامل تضخيم القدرة. يمثل نسبة إشارة الخرج إلى إشارة الدخل وينقسم إلى ثلاث معلمات منفصلة:

1. المكسب الحالي. K_أنا=أنا_خارج/ أنا_في.
2. كسب الجهد. K_U=U_خارج/ U_في.
3. كسب الطاقة. K_P=P_خارج/ P_في.

في حالة UMZCH ، من المعقول بدرجة أكبر مراعاة اكتساب الطاقة ، نظرًا لأن هذه المعلمة هي التي تتطلب التضخيم ، على الرغم من أنه من الحماقة إنكار أن قيمة الطاقة - كلاً من المدخلات والمخرجات - تعتمد على التيار وقيم الجهد.

بالطبع ، تحتوي المكبرات على معلمات أخرى مثل عامل التشويه للإشارة المكبرة ، لكنها ليست مهمة جدًا مقارنة بالكسب.

لا تنس أنه لا توجد أجهزة مثالية. لا يوجد UMZCH مع مكاسب ضخمة ، خالية من العيوب الأخرى. عليك دائمًا التضحية ببعض المعايير من أجل الآخرين.

UMZCH على أجهزة الفراغ الكهربائي

أجهزة الفراغ الكهربائي عبارة عن أجهزة تحتوي في تصميمها على دورق يحتوي إما على فراغ أو غاز معين ، بالإضافة إلى قطبين على الأقل - كاثود وأنود.

يمكن أن يوجد بداخل القارورة ثلاثة وخمسة وحتى ثمانية أقطاب كهربائية إضافية. يُطلق على المصباح الذي يحتوي على قطبين كهربائيين اسم الصمام الثنائي (يجب عدم الخلط بينه وبين الصمام الثنائي شبه الموصل) ، مع ثلاثة - الصمام الثلاثي ، مع خمسة - الخماسي.

مضخمات طاقة أنبوب الفراغيحظى بتقدير كبير بين كل من عشاق الموسيقى العاديين والموسيقيين المحترفين ، لأن القنوات توفر تضخيم "أنظف".

هذا يرجع جزئيًا إلى حقيقة أن الإلكترونات المحقونة من الكاثود لا تواجه أي مقاومة في طريقها إلى القطب الموجب وتصل إلى الهدف في حالة غير متغيرة - فهي ليست معدلة في أي من الكثافة أو السرعة.

مكبرات الصوت الأنبوبية هي الأغلى من بين كل ما هو موجود في السوق. هذا يرجع إلى حقيقة أن أجهزة الفراغ الكهربائي لم تعد مستخدمة على نطاق واسع في القرن الماضي ، على التوالي ، أصبح إنتاجها بكميات كبيرة غير مربح. هذا منتج قطعة. لكن UMZCHs تستحق بالتأكيد أموالها: بالمقارنة مع نظائرها الشائعة ، حتى في الدوائر المتكاملة ، يكون الفرق مسموعًا بوضوح. وليس لصالح الرقائق.

بالطبع ، ليس من الضروري تجميع مكبرات الصوت الأنبوبية بنفسك ، يمكنك شرائها من المتاجر المتخصصة. تبدأ تكلفة مكبرات الصوت على أجهزة التفريغ من 50.000. يمكنك العثور على خيارات مستخدمة رخيصة نسبيًا (حتى 10.000) ، ولكنها قد تكون ذات جودة رديئة. كم تكلف مضخمات الأنبوب الجيد؟ من ₽100.000 ما هي تكلفة مكبرات الصوت الجيدة جدًا؟ من عدة مئات الآلاف من الروبل.

هناك الكثير من دوائر UMZCH على المصابيح ، وهذا القسم يعتبر مثالاً أوليًا.

يمكن تجميع أبسط مكبر للصوت على الصمام الثلاثي. إنه ينتمي إلى فئة دوائر UMZCH أحادية الدورة. في الصمام الثلاثي ، يكون القطب الثالث عبارة عن شبكة تحكم تنظم تيار الأنود. يتم توصيل جهد متناوب به ، وباستخدام حجم وقطبية إشارة المصدر ، يمكنك إماتقليل أو زيادة تيار الأنود.

إذا قمت بتوصيل إمكانات عالية سلبية بالشبكة ، فستستقر عليها الإلكترونات وسيكون التيار في الدائرة صفرًا. إذا تم تطبيق جهد إيجابي على الشبكة ، فإن الإلكترونات من الكاثود إلى القطب الموجب سوف تمر دون عوائق.

بضبط تيار الأنود ، يمكنك تغيير نقطة تشغيل الصمام الثلاثي على خاصية الجهد الحالي. يتيح لك هذا ضبط مقدار تضخيم التيار والجهد (في النهاية - الطاقة) لجهاز الفراغ الكهربائي هذا.

لتجميع مضخم ثلاثي بسيط ، تحتاج إلى توصيل مصدر طاقة متغير بشبكة التحكم ، وتطبيق احتمال صفري على الكاثود ، موجب للأنود. عادة ما تكون مقاومة الصابورة متصلة بالقطب الموجب. يجب رفع الحمولة بين الصابورة والأنود.

لتحسين جودة الإشارة المضخمة ، يمكنك توصيل مكثف مرشح في سلسلة أو بالتوازي (حسب الحالة المحددة) بالحمل ، وتوصيل مكثف ومقاوم متصل بالتوازي مع الكاثود ، و قم بتوصيل مقسم جهد بسيط من مقاومين بشبكة التحكم.

نظريًا ، يمكن تجميع مضخم الطاقة على كليسترون وفقًا لدارات UMZCH على المصابيح. klystron هو جهاز فراغ كهربائي ، مشابه في تصميمه للديود ، لكن له طرفان إضافيان يعملان على إدخال وإخراج إشارة. يحدث التضخيم في هذا الجهاز بسبب تعديل تدفق الإلكترونات المنبعثة من الكاثود نحو المجمع (المماثل للقطب الموجب) ، أولاً في السرعة ثم في الكثافة.

UMZCH على الترانزستورات ثنائية القطب

ترانزستور ثنائي القطب - توليف اثنين من الثنائيات. إنه إما عنصر p-n-p أو n-p-n بالمكونات التالية:

• باعث ؛
• قاعدة ؛
• جامع.

سرعة وموثوقية الترانزستورات أعلى بشكل عام من أجهزة التفريغ. ليس سراً أنه في البداية كانت أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية تعمل بدقة على المصابيح ، ولكن بمجرد ظهور الترانزستورات ، سرعان ما حل هذا الأخير محل منافسيه ما قبل الطوفان ويتم استخدامه بنجاح حتى يومنا هذا.

بعد ذلك ، سيتم النظر في مثال لاستخدام ترانزستور n-p-n في دائرة مضخم الطاقة. من المهم ملاحظة أن الإلكترونات (n) أسرع قليلاً من الثقوب (p) ، على التوالي ، يختلف أداء الترانزستورات n-p-n و p-n-p ليس لصالح الأخير.

فارق بسيط آخر هو أن الترانزستورات ثنائية القطب لها عدة دوائر تبديل:

1. باعث مشترك (الأكثر شيوعًا).
2. بقاعدة مشتركة
3. مع مشعب مشترك.

جميع الدوائر لها معلمات كسب مختلفة. دائرة UMZCH التالية لها اتصال باعث مشترك.

لتجميع مضخم بسيط على أساس ترانزستور n-p-n ، تحتاج إلى توصيل جهد متناوب بقاعدته ، وإمكانية موجبة للمجمع ، وإمكانية سلبية للباعث. وأمام القاعدة وأمام المجمع وأمام الباعث ، يجب تثبيت مقاومات محدودة. تتم إزالة الحمولة بين صابورة المجمع والمجمع نفسه.

كما في حالة الفراغ الكهربائيمكبر الصمام الثلاثي ، لتحسين جودة التضخيم في هذه الدائرة ، يمكنك:

• قم بتثبيت مقسم جهد ومكثف مرشح أمام القاعدة ؛
• تثبيت مكثف ومقاوم متصل بالتوازي مع الباعث ؛
• قم بتشغيل مكثف المرشح للحمل للتخلص من الضوضاء والتداخل.

إذا تم توصيل مرحلتين من مراحل التضخيم على التوالي ، فيمكن مضاعفة مكاسبهما ببعضهما البعض. هذا ، بالطبع ، يعقد تصميم الجهاز بشكل كبير ، لكنه سيسمح بتحقيق تضخيم أكبر. صحيح ، لن ينجح توصيل هذه الشلالات إلى أجل غير مسمى: فكلما زاد عدد مكبرات الصوت الفردية المتصلة في سلسلة ، زادت فرصة دخولها في التشبع.

إذا كان الترانزستور يعمل في وضع التشبع ، فلا يمكن الحديث عن أي خصائص تضخيم. يمكنك التحقق من ذلك من خلال النظر إلى خاصية الجهد الحالي: تكون نقطة تشغيل الترانزستور في القسم الأفقي إذا كان يعمل في وضع التشبع.

قدم UMZCH

بعد ذلك ، سيتم عرض دائرة UMZCH على الترانزستورات من النوع MOS (أشباه الموصلات - أكسيد المعادن - الهيكل القياسي لترانزستور تأثير المجال).

لا تشترك بنية الترانزستورات ذات التأثير الميداني إلا في القليل مع الترانزستورات ثنائية القطب. علاوة على ذلك ، فإن مبدأ عملها لا يشبه مبدأ تشغيل النظائر ثنائية القطب.

يتم التحكم في الترانزستورات ذات التأثير الميداني بواسطة مجال كهربائي (ثنائي القطب - بالتيار). إنها لا ترسم أي تيار وهي مقاومة لإشعاع غاما ، وتسمى أيضًاالإشعاع المشع. من غير المحتمل أن تكون الحقيقة الأخيرة في متناول يد الموسيقيين الذين يرغبون في بناء مضخم صوتي للطاقة ، ولكن في الصناعة هذه الميزة المتمثلة في الترانزستورات ذات التأثير الميداني تحظى بتقدير كبير.

عيبهم الرئيسي هو أنهم لا يتفاعلون بشكل جيد مع الكهرباء الساكنة. يمكن لشحنة من هذا النوع من المنشأ تعطيل الترانزستورات من هذا النوع. أي لمسة إصبع متهورة لجهة اتصال العنصر يمكن أن تلحق الضرر بالترانزستور.

يجب مراعاة هذه الميزات عند تجميع مضخمات الطاقة على هذه المكونات الإلكترونية.

كيفية تجميع دائرة UMZCH على ترانزستور تأثير المجال بيديك؟ يكفي اتباع المزيد من التعليمات

يمكن تجميع دارة UMZCH بسيطة على ترانزستور تأثير المجال باستخدام ترانزستور تأثير المجال p-n-junction مع قناة من النوع n. التصميم مشابه لما تم وصفه عند تجميع مكبر للصوت على ترانزستور ثنائي القطب ، فقط البوابة أخذت مكان القاعدة ، والمجمع - الصرف ، والباعث - المصدر.

UMZCH على مكبر تشغيلي

مضخم تشغيلي (يشار إليه فيما يلي OU) هو مكون إلكتروني يحتوي على مدخلين - عكس (يغير الإشارة في الطور بمقدار 180 درجة) وغير مقلوب (لا يغير مرحلة الإشارة) - وكذلك خرج واحد وزوج من جهات الاتصال لإمداد الطاقة. لديها جهد منخفض منخفض وتيارات دخل. هذه الوحدة لها مكاسب عالية جدا.

OU يمكن أن تعمل في وضعين:

• في وضع أمبير ؛
• في الوضعالمولد

لكي يعمل جهاز op-amp في وضع التضخيم ، من الضروري توصيل دائرة ردود فعل سلبية به. إنه مقاوم ، وهو متصل بإخراج واحد لمخرج op-amp ، والآخر - إلى الإدخال المقلوب.

إذا قمت بتوصيل نفس الدائرة بإدخال غير مقلوب ، فستحصل على دائرة ردود فعل إيجابية وسيبدأ المرجع أمبير في العمل كمولد إشارة.

هناك عدة أنواع من مكبرات الصوت مجمعة على المرجع:

1. Inverting - يضخم الإشارة ويغير طورها بمقدار 180 درجة. للحصول على مضخم عكسي على جهاز op-amp ، تحتاج إلى تأريض الإدخال غير المقلوب لـ op-amp ، وتطبيق إشارة على المقلوب الذي يحتاج إلى تضخيمه. في هذه الحالة ، يجب ألا ننسى دائرة التغذية الراجعة السلبية.
2. غير مقلوب - يضخم الإشارة دون تغيير طورها. لتجميع مضخم غير مقلوب ، تحتاج إلى توصيل دائرة ردود فعل سلبية بـ op-amp ، وتأريض الإدخال المقلوب وتطبيق إشارة على الدبوس غير المقلوب لـ op-amp.
3. التفاضلية - تضخيم الإشارات التفاضلية (الإشارات التي تختلف في الطور ولكنها متشابهة في الاتساع والتردد). للحصول على مضخم تفاضلي ، تحتاج إلى توصيل المقاومات المقيدة بمدخلات المرجع أمبير ، ولا تنسَ دائرة التغذية الراجعة السلبية وتطبيق إشارتين على جهات اتصال الإدخال: يجب تطبيق إشارة قطبية موجبة على غير مقلوب الإدخال ، إشارة سلبية إلى إشارة معكوسة
4. القياس - نسخة معدلة من مكبر الصوت التفاضلي. يؤدي مضخم الأجهزة نفس وظيفة مكبر الصوت التفاضلي فقطلديه القدرة على ضبط الكسب باستخدام مقياس الجهد الذي يربط بين مدخلات اثنين من أمبير المرجع. تصميم مكبر الصوت هذا أكثر تعقيدًا ولا يتضمن واحدًا ، بل ثلاثة مكبرات صوت.

ما مدى صعوبة العمل مع مكبرات الصوت التشغيلية؟ بالنسبة لدارات op-amp ، قد يكون من الصعب أحيانًا العثور على مكونات مناسبة مثل المقاومات والمكثفات ، لأن المطابقة الدقيقة للعناصر مطلوبة ليس فقط في القيم الاسمية ، ولكن أيضًا في المواد.

UMZCH على الدوائر المتكاملة

الدوائر المتكاملة هي أجهزة مصممة خصيصًا لأداء مهمة معينة. في حالة UMZCH ، تحل دائرة كهربائية صغيرة واحدة محل سلسلة كبيرة من الترانزستورات أو مكبرات الصوت التشغيلية أو أجهزة التفريغ.

في الوقت الحالي ، تحظى رقائق TDA ذات الأرقام التسلسلية المختلفة ، مثل TDA7057Q أو TDA2030 ، بشعبية كبيرة. هناك عدد هائل من دوائر UMZCH على دوائر دقيقة

في تكوينها ، لديهم عدد كبير من المقاومات والمكثفات ومضخمات التشغيل ، مجهزة في علبة صغيرة جدًا ، لا يتجاوز حجمها 1 أو 2 روبل.

تصميم UMZCH

قبل شراء الأجزاء الضرورية ونقش الموصلات على لوحة القماش ، من الضروري توضيح قيم المقاومات والمكثفات ، وكذلك تحديد النماذج المرغوبة من الترانزستورات أو مكبرات الصوت التشغيلية أو الدوائر المتكاملة

يمكن القيام بذلك على جهاز كمبيوتر باستخدام برنامج مخصص مثل NI Multisim. فيلقد جمع هذا البرنامج قاعدة بيانات كبيرة من المكونات الإلكترونية. بمساعدتها ، يمكنك محاكاة تشغيل أي أجهزة إلكترونية ، حتى مع مراعاة الأخطاء ، والتحقق من الدوائر من أجل التشغيل.

بمساعدة مثل هذه البرامج ، من الملائم بشكل خاص اختبار دوائر UMZCH القوية.

200W دائرة مكبر صوت ستيريو الترانزستور

المخطط الذي تم النظر فيه في هذا القسم أكثر تعقيدًا من تلك الموصوفة أعلاه. لكن خصائص تضخيمه أفضل من تلك الخاصة بالتصاميم القائمة على الترانزستورات ثنائية القطب ذات التأثير الميداني ، بالإضافة إلى مكبرات الصوت التشغيلية والدوائر المتكاملة ، والتي تم الاستشهاد بها بالفعل في المقالة.

يتضمن هذا المنتج العناصر التالية:

1. مقاومات.
2. مكثفات (قطبية وغير قطبية).
3. الثنائيات.
4. الصمام الثنائي زينر.
5. الصمامات.
6. الترانزستورات ثنائية القطب من النوع N-p-n.
7. P-n-p الترانزستورات ثنائية القطب.
8. IGFETs القناة P.
9. بوابة معزولة FET بقناة n

معلمات مضخم الطاقة هذا:

1. P_{الناتج المقدر=200W (لكل قناة).}
2. U_{طاقة مرحلة الإخراج=50V (يُسمح بالاختلاف الطفيف).}
3. I_{بقية مرحلة الإخراج=200 مللي أمبير.}
4. I_{باقي ترانزستور خرج واحد=50 مللي أمبير.}
5. U_{حساسية=0.75 V.}

جميع الأجزاء الرئيسية لهذا الجهاز (المحولات ، النظامالتبريد على شكل مشعات واللوحة نفسها) على هيكل مؤكسد مصنوع من ألواح duralumin ، بسمك 5 مم. اللوحة الأمامية للجهاز ومقابض التحكم بالصوت مصنوعة من نفس المادة.

يمكن شراء محول بلفتين بجهد 35 فولت جاهزًا. من المستحسن اختيار نواة ذات شكل حلقي (تم التحقق من أدائها في هذه الدائرة) ، ويجب أن تكون الطاقة 300 وات.

يجب أيضًا تجميع مصدر الطاقة للدائرة بشكل مستقل وفقًا لدائرة الطاقة UMZCH. لإنشائه ، ستحتاج إلى فتيل ، ومحول ، وجسر ديود ، بالإضافة إلى أربعة مكثفات قطبية.

دائرة إمداد الطاقة UMZCH موجودة في نفس القسم.

ثلاث حقائق بسيطة يجب تذكرها عند تجميع أي دائرة كهربائية:

1. تأكد من ملاحظة قطبية المكثفات القطبية. إذا كنت تخلط بين زائد وناقص في دائرة مضخم صغيرة ، فلن يحدث شيء رهيب ، ودائرة UMZCH ببساطة لن تعمل ، ولكن بسبب هذا الخطأ الضئيل ، للوهلة الأولى ، سقطت الصواريخ مع المعدات والطاقم على متنها
2. تأكد من ملاحظة قطبية الثنائيات: يحظر أيضًا تبادل الكاثود مع الأنود. بالنسبة إلى الصمام الثنائي زينر ، هذه القاعدة ذات صلة أيضًا.
3. الشيء الرئيسي هو أنك تحتاج إلى لحام الأجزاء فقط عندما تكون هناك نقطة اتصال في الرسم التخطيطي. لا تعمل معظم الدوائر الكهربائية المعيبة على وجه التحديد لأن عامل التركيب لم يقم بلحام الأجزاء أو لحامها حيث لم تكن هناك حاجة إليها.

هل تم تضمين هذا المخطط في واحدة من أفضل مخططات UMZCH؟ يمكن. كل هذا يتوقف علىرغبات المستهلك

مخطط سوخوف

إذا كان من الممكن تجميع دائرة مضخم الطاقة السابقة بشكل مستقل ، لأنها تتضمن عناصر قليلة نسبيًا ، فمن الأفضل عدم تجميع دائرة مكبر الصوت Sukhov يدويًا. لماذا ا؟ نظرًا للعدد الهائل من العناصر والوصلات ، هناك فرصة كبيرة لارتكاب خطأ ، نظرًا لأنه سيتعين إعادة تصميم كل قدر كبير من العمل.

في الواقع ، من الخطأ استدعاء المخطط الوارد في هذا القسم مخطط Sukhov. هذا هو UMZCH عالي الدقة من طراز VVS-2011 (يوجد رسم تخطيطي لـ UMZCH من هذا النوع في هذا القسم). في تكوينه ، لا يحتوي على ترانزستورات ذات تأثير مجال ، لكنه يتضمن:

1. ثنائيات زينر
2. مقاومات غير خطية.
3. مقاومات منتظمة.
4. المكثفات القطبية وغير القطبية.
5. الثنائيات.
6. الترانزستورات ثنائية القطب من كلا النوعين
7. الأمبير.
8. خنق.

احتمالات هذا التضمين:

1. P=150 واط عند R_{تحميل=8 أوم.}
2. الخطي: 0.0002 إلى 0.0003٪ عند 20 كيلو هرتز ، P=100 واط و R_{تحميل=4 أوم.}
3. دعم ثابت U=0 V.
4. تعويض مقاومة سلك التيار المتردد المتاح.
5. وجود الحماية الحالية.
6. وجود حماية لدائرة UMZCH من U_{مخرج=const.}
7. توفر البداية الناعمة.

يتم تجميع هذه الدائرة على نطاق صناعي وتناسبها على لوحة صغيرة. يمكن العثور على تخطيط الموصلات وموقع العناصر على الإنترنت ،حيث تتوفر هذه المواد مجانًا.

مخططات سلسلة Sukhov هي واحدة من أفضل مخططات UMZCH.

نتيجة

مضخم الصوت هو جهاز شائع جدًا بين الموسيقيين المحترفين وعشاق الموسيقى العاديين. يتم تنفيذ UMZCH على أساس أجهزة التفريغ والترانزستورات ، وعلى أساس مكبرات الصوت التشغيلية ، الدوائر المتكاملة.

يمكن شراء هذه الأجهزة من المتاجر المتخصصة ، أو يمكنك صنعها بنفسك. من حيث السعر مكبرات الصوت الأنبوبية هي الأغلى ثمناً والدوائر المتكاملة هي الأرخص.

دوائر أنبوب UMZCH لها جودة كسب أعلى من دوائر UMZCH المتكاملة أو الترانزستور. ولهذا السبب ، فإن الناس على استعداد لشراء مثل هذه الأجهزة مقابل 50000 و 100،000 و 450،000.

عند تجميع مكبرات الصوت بنفسك ، تذكر القواعد التالية:

1. يمنع منعا باتا الخلط بين أقطاب الثنائيات والثنائيات زينر وغيرها من أجهزة القطب الموجب ، فضلا عن المكثفات القطبية. هذا محفوف بحقيقة أن دائرة UMZCH التي تم تجميعها نتيجة لذلك لن تعمل.
2. عند تجميع الدائرة ، تحتاج إلى لحام الأجزاء التي توجد بها نقطة اتصال على الرسم. تبدو مثل القاعدة الواضحة. هذا صحيح ، لكن العديد من المثبتين ينسونه.

إذا كنت تستخدم جميع التوصيات الواردة أعلاه ، فيمكنك تجميع مضخم صوت جيد بنفسك وفقًا لدائرة UMZCH على الترانزستورات أو العناصر الأخرى.