Усилитель с питанием 3 вольта

Экстремально низковольтный УНЧ.

Автор: Евгений Пашигоров aka peg
Опубликовано 19.04.2010

Данная конструкция — попытка реализовать свою давнюю мечту: сделать бестрансформаторный усилитель низкой частоты, работающий от одного гальванического элемента или аккумулятора.
Конечно, оптимальный вариант для усилителя с таким низким питанием — трансформаторный выходной каскад. Он позволяет получить гораздо большую выходную мощность. Но малогабаритный НЧ трансформатор — весьма нетехнологичная деталь, очень трудоемкая в выполнении. Именно поэтому проектировался бестрансформаторный усилитель.
Еще один момент. Данная схема не собиралась "вживую", а лишь моделировалась в MicroCap8. И хотя испытания в модели показали ее работоспособность, это не исключает проявления каких-либо неожиданных проблем на практике.
Область применения такого усилителя в первую очередь — в громкоговорящих приемниках с низковольтным питанием (конструкция для начинающих радиолюбителей). Низковольтных приемников имеется великое множество, а вот бестрансформаторных усилителей — нет. Подойдет он и для проекта 1-вольтового трансивера немецких радиолюбителей, то, что у них нарисовано — не проще, и не лучше.

Итак, предлагаемый усилитель рассчитан на работу при напряжении питания 1.5 . 1.1 В на нагрузку в виде динамической головки 8 Ом (и даже 4 Ома).
Мощность на 8-омной головке получится около 30-40 мВт, на 4-омной раза в два больше.

Усилитель состоит из входного каскада на транзисторах VT1,VT2 и несколько нетрадиционного двухтактного выходного каскада на транзисторах VT3,VT4,VT5,VT6. Весь усилитель охвачен отрицательной обратной связью через резистор R4.
На транзисторах VT7,VT8 собран стабилизатор напряжения величиной 1.1 В (он стабилизирует ток покоя выходного каскада при изменении напряжения питания).
Благодаря отрицательной обратной связи режимы всех транзисторов устанавливаются автоматически. Может лишь потребоваться установка тока покоя выходного каскада (величиной 2. 4 мА) с помощью резистора R3. Его уменьшение увеличивает ток покоя, увеличение — уменьшает.
Коэффициент усиления напряжения определяется отношением R4/R1. Его не следует делать слишком большим — возрастут искажения, но до 10-20 довести вполне реально. А надо ли больше усилителю мощности?

Детали.
Поскольку речь идет о мощностях 20-40 мВт, то везде в усилителе можно применить любые современные маломощные кремниевые транзисторы, подходящие по проводимости, или старые добрые КТ315-КТ361 с любой буквой. Однако на месте выходных транзисторов VT5,VT6 желательно применить что-то помощнее, с маленьким напряжением насыщения, может, КТ814-КТ815, или что-то современное.
Возможное возбуждение на высокой частоте можно попытаться устранить подключением конденсатора небольшой емкости (100-2000 пФ) между коллектором и базой транзистора VT1 (VT3,VT4) или между выходом усилителя и общим проводом, и т. д. Это скорее искусство, чем наука.

Результат моделирования в MicroCap при напряжении источника питания 1.2 В:

Красная линия — входной сигнал, синяя — выходной, зеленая — потребляемый от источника питания ток.

Давно хотел сделать простой усилитель УНЧ для небольших колонок. Применять хочу в гараже, подключив к телефону. Еще можно использовать в качестве входного MP3-плееры, медиаплееры iPod, CD – плееры, КПК и в общем любой источник звука. На Алиэкспресс нашел такой усилитель. Привлекла мизерная цена( 12 рублей) и миниатюрные размеры. Он представляет собой готовый модуль на два канала, размеры 18х21 мм, питание 2,5-5 вольт, мощность выхода 2х1,5 ватта (при нагрузке 8 Ом) и 2х3 ватта (при нагрузке 4 Ом). Так как при работе усилителя тепловыделение элементов очень маленькое его можно разместить в любом замкнутом корпусе не боясь перегрева и выхода из строя.
Фото с линейкой. На фото показаны 2 платы модулей.

Читайте также:  Чистка дивана средством амвей

Здесь описано как самостоятельно сделать стерео усилитель звука на модуле PAM8403.
Весь процесс изготовления посмотреть в видео:

-кембрик;
-модуль PAM8403
-соединительные провода;
-зарядное устройство на 1А от сотового телефона;
-светодиод;
-акустические колонки-2шт;
-сдвоенный переменный резистор на 10-20Ком;
-штекер от наушников;
-провод c USB разъемами.

Распайка соединительных проводов.
У меня были сразу три платы усилителя. Отламываем по линии разлома одну плату( как дольки шоколада).Так как основой устройства служит готовая плата с установленными радиоэлементами то наша задача состоит в том, чтобы припаять соединительные провода к плате. Эту работу очень помогло выполнить приспособление «третья рука» с увеличительным стеклом
Фото с третьей рукой

Я добавил регулятор громкости чтобы непосредственно менять уровень звука.
Схема

Сборка усилителя, установка в акустическую колонку.
Экранированный провод припаиваем к разъему «джек» (взял от неисправных наушников), другой конец провода заводим через отверстие в корпусе колонки и припаиваем к переменному резистору согласно схеме. От кабеля с USB разъемами откусываем один разъем и разделываем провод. Распиновка кабеля USB такая -красный провод плюс, черный –минус питания. Соответственно припаиваем к плате. Я добавил светодиод с гасящим резистором для индикации питания. Регулятор и светодиод установил в заднюю стенку корпуса колонки.

Саму электронную плату усилителя с помощью двухстороннего скотча приклеил к стенке внутри колонки. Один выход на громкоговоритель подсоединил непосредственно к динамику колонки, а второй выход припаял к штатному разъему колонки (он будет соединяться проводом к второй колонке.

Прикручиваем на место переднюю панель с динамиком. Соединяем проводом через штатные разъемы со второй колонкой, подключаем к кабелю USB зарядное устройство (или к USB компьютера) и входной разъем «джек» к телефону. Стерео система готова к эксплуатации.
Испытание усилителя PAM8403.
Первое испытание усилителя показало, что устройство работает вполне неплохо. Соотношение цена качество на уровне. Этот усилитель может озвучить небольшую комнату, качество звука тянет на твердую четверку. При желании можно установить в корпус колонки аккумулятор типа 18650 с зарядным модулем, тогда получим компактную автономную стерео систему. В этом случае можно пользоваться на улице, на отдыхе на даче и т.п. Изготовить самостоятельно активные колонки сможет любой начинающий, тем более это не повлечет затрат времени и финансов.
На всю переделку ушло около 2 часа свободного времени и 12 рублей (плата PAM8403-12р.). Зарядное устройство бесплатно, провода разъемы, колонки аналогично подобраны из хлама гаражного. Можно подключить к питанию 12 вольт через понижающую плату.

Читайте также:  Петли для ставень на окна

Мы в социальных сетях

Главное меню

Реклама на сайте

категория Аудиотехника материалы в категории

Журнал Радио, 1999 год, №4
В. Тимофеев, г. Москва

Усилитель предназначен для использования в аппаратуре с низковольтным питанием (например в носимом радиоприемнике), способен работать при напряжении всего 3 Вольта, не содержит дефицитных деталей и прост в изготовлении.

Схема усилителя

Входной сигнал с регулятора громкости R1 поступает на затвор полевого транзистора VT1, имеющего очень высокое входное сопротивление, что позволяет использовать усилитель с высокоомными источниками сигнала. Работа диодного амплитудного детектора, например, заметно улучшается при высоком сопротивлении нагрузки: увеличиваются коэффициент передачи и чувствительность, уменьшаются искажения. Очень небольшой (30 мкА) ток стока первого транзистора создает на сопротивлении нагрузки R2 падение напряжения около 0,5 В, достаточное для открывания второго транзистора VT2, "раскачивающего" оконечный каскад усилителя.

Ток коллектора VT2 составляет приблизительно 140 мкА, а амплитуда усиленного напряжения ЗЧ может достигать 1,5 В. Это напряжение приложено к входу составного эмиттерного повторителя, собранного на двух комплементарных парах германиевых транзисторов VT3-VT6. Они усиливают только ток, амплитуда которого при работе усилителя на восьмиомную нагрузку может достигать 100 мА. Режим выходного каскада близок к режиму класса В, а это означает, что при положительной полуволне сигнала открывается только верхнее (VT3 и VT5) плечо каскада, а при отрицательной — только нижнее (VT4 и VT6). Небольшое начальное смещение около 0,15 В, необходимое для уменьшения искажений типа "ступенька", получается за счет прямого падения напряжения на диодах VD1, VD2.

Режим усилителя, а он, как видно из схемы, имеет непосредственную связь между каскадами, стабилизируется следующим образом: постоянное напряжение 1,5 В с выхода усилителя, поступающее через резистор R4 на исток транзистора первого каскада, является его напряжением смещения, поскольку затвор, соединенный по постоянному току с общим проводом через регулятор R1, имеет потенциал -1,5 В относительно истока. Случайное повышение, например, выходного напряжения приводит к уменьшению тока стока транзистора VT1. Вслед за ним уменьшается ток коллектора VT2, напряжение на его коллекторе понижается и заставляет выходное напряжение вернуться к прежнему уровню. Таким образом, получается 100 % ООС по постоянному току. Коэффициент ООС по переменному току значительно меньше благодаря цепочке R3C1, уменьшающей переменную составляющую напряжения на истоке транзистора VT1 примерно в восемь раз. Такое же значение имеет и коэффициент усиления по напряжению всего усилителя. Его можно установить, изменяя номинал резистора R3.

В усилителе имеется еще и цепь положительной обратной связи (ПОС). Она образуется при соединении правого (по схеме) вывода резистора R5 не с общим проводом, а с "горячим" выводом головки громкоговорителя ВА1. Коэффициент ПОС несколько меньше единицы, поскольку меньше единицы коэффициент передачи по напряжению выходного каскада, поэтому усилитель не самовозбуждается. ПОС значительно улучшает симметричность выходного напряжения, т. е. уменьшает нелинейные искажения.

Читайте также:  Как сделать подставку под фен

Дело в том, что при положительной полуволне выходного напряжения транзисторы верхнего плеча выходного каскада VT3 и VT5 открываются хорошо, так как ток базы VT3 задает открывающийся транзистор VT2. При отрицательной же полуволне этот транзистор закрывается, а базовый ток транзистора VT4 определяется резистором R5, уменьшать сопротивление которого невыгодно из-за снижения экономичности усилителя. Присоединив резистор к верхнему (по схеме) выводу головки громкоговорителя ВА1, мы увеличиваем напряжение на нем, а следовательно, и открывающий ток транзистора VT4. Такое включение иногда называют схемой "вольтодобавки".

В усилителе ЗЧ применим полевой транзистор с напряжением отсечки 1,5. 2 В. Его можно выбрать из транзисторов серий КП303 (предпочтительнее индексы А, Б, И) и КП307 (А, Е). Желательно, чтобы коэффициент усиления по току биполярных транзисторов был не ниже 50. 70.

Будет совсем хорошо, если транзисторы выходного каскада подобрать с примерно одинаковыми коэффициентами усиления. Пару с меньшим коэффициентом лучше применять в качестве VT5, VT6. К остальным деталям никаких особых требований не предъявляется.

Динамическая головка ВА1 — 2ГД-38 или ей подобная с сопротивлением звуковой катушки 8 Ом. Желательно использовать головки с большой отдачей, невзирая на их размеры и мощность. Настоятельно рекомендуется поместить головку в деревянный корпус больших размеров — и отдача (громкость) и качество звучания при этом значительно улучшатся.

Налаживание усилителя начинают с проверки режима: напряжение в точке соединения коллекторов транзисторов VT5, VT6 должно равняться половине напряжения питания, т. е. 1,5 В. Его можно подкорректировать, подбирая сопротивление резистора R2. Если же сделать это не удается при изменении сопротивления в разумных пределах (скажем, от 10 до 27 кОм), то надо взять транзистор VT1 с большим напряжением отсечки, это позволит получить большее напряжение на выходе. Затем, включив миллиамперметр в цепь питания и подбирая число и тип включенных параллельно диодов VD1, VD2, устанавливают ток покоя усилителя, равный 1. 1,5 мА. Нельзя отключать сразу все диоды, потому что ток усилителя возрастет до недопустимо большой величины. Подойдут любые маломощные германиевые диоды, например, Д2, Д9, Д18, Д311, ГД507 и т. д. В заключение, подав на вход усилителя звуковой сигнал и наблюдая напряжение на динамической головке с помощью осциллографа, убеждаются в отсутствии искажений типа "ступенька" и симметричности ограничения полуволн выходного напряжения при больших его амплитудах.

Усилитель, изготовленный автором, имел следующие параметры: напряжение питания — 3 В, ток покоя — 1,3 мА, ток при максимальном сигнале — 30 мА, максимальная мощность неискаженного сигнала на нагрузке 8 Ом — 25 мВт, полоса воспроизводимых частот — 70. 10 000 Гц.

При необходимости расширить полосу в сторону нижних частот надо увеличить емкость конденсаторов С1 и С3. Ограничить полосу со стороны верхних частот можно, включив между коллектором и базой транзистора VT2 конденсатор емкостью 150. 300 пФ.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector