Загрузка...Что такое усилитель в автозвуке
Усилители системы автозвука
Автомобильные усилители берут сигнал от головного устройства, усиливают его, и передают на громкоговорители. Это позволяет получить от динамиков звук мощнее и чище чем, если сигнал подавался бы непосредственно с источника сигнала на громкоговорители. Идеально, если усилитель передает сигнал линейно – сигнал на выходе по форме такой, как и на входе, только с большей амплитудой, которая определяет мощность звука. Такая передача формы сигнала называется АЧХ – амплитудно-частотной характеристикой, которая показывает, как усилитель передает сигнал на разных частотах. Чем ровнее АЧХ, тем лучше для качества сигнала.
Как питаемся схема
От качества питания зависит и качество усиления. С какими бы выдающимися характеристиками не был транзистор, если питание плохо отфильтровано или недостаточное, то усиление будет советующего качества. 
На клеммы Х3 и Х4 подключается питание 6 В.
Эта схема может питаться и от аккумулятора. Однако, несмотря на то, что аккумулятор – это источник с минимальным шумом, у аккумулятора тоже есть свое сопротивление.
И чтобы оно не мешало и не влияло на работу усилителя, нужен сглаживающий и накопительный конденсатор.
Электролитический конденсатор С3 накапливает энергию источника питания, что позволяет улучшить качество усиления. Чем выше емкость – тем лучше. Естественно, у такого правила есть ограничения. Если поставить слишком большую емкость, то будет большая нагрузка на источник питания.
Во время проектирования схемы все эти параметры рассчитываются. Здесь в схеме у конденсатора С3 емкость 47 микрофарад – этого достаточно для нашего транзистора, поскольку у него не большая мощность, которую он может выдать. Можно поставить и большую емкость, например, 1000 микрофарад. Главное не нежно ставить конденсатор с меньшим пределом по напряжению. Если поставить конденсатор менее 6 В (питание схемы), то конденсатор начнет нагреваться и даже может взорваться.
Обозначения [ править | править код ]
На рисунке показано схематичное изображение операционного усилителя. Выводы имеют следующие значения:
Указанные пять выводов присутствуют в любом ОУ и необходимы для его функционирования. Однако, существуют операционные усилители, не имеющие неинвертирующего входа [1] . В частности, такие ОУ находят применение в аналоговых вычислительных машинах (АВМ).
ОУ, применяемые в АВМ, принято делить на пять классов, из которых ОУ первого и второго класса имеют только один вход.
Операционные усилители первого класса — усилители высокой точности (УВТ) с одним входом. Предназначены для работы в составе интеграторов, сумматоров, устройств слежения-хранения. Высокий коэффициент усиления, предельно малые значения смещения нуля, входного тока и дрейфа нуля, высокое быстродействие обеспечивают снижение погрешности, вносимой усилителем, ниже 0,01 %.
Операционные усилители второго класса — усилители средней точности (УСТ), имеющие один вход, обладающие меньшим коэффициентом усиления и большими значениями смещения и дрейфа нуля. Эти ОУ предназначены для применения в составе электронных устройств установки коэффициентов, инверторов, электронных переключателей, в функциональных преобразователях, в множительных устройствах.
Помимо этого, некоторые ОУ могут иметь дополнительные выводы, предназначенные, например, для установки тока покоя, частотной коррекции, балансировки или других функций.
Выводы питания (VS+ и VS−) могут быть обозначены по-разному (см. выводы питания интегральных схем). Часто выводы питания не рисуют на схеме, чтобы не загромождать её несущественными деталями, при этом способ подключения этих выводов явно не указывается или считается очевидным (особенно часто это происходит при изображении одного усилителя из микросхемы с четырьмя усилителями с общими выводами питания). При обозначении ОУ на схемах можно менять местами инвертирующий и неинвертирующий входы, если это удобно. Выводы питания, как правило, всегда располагают единственным способом (положительный вверху).
Письма редактору.
Последние измерения усилителя JLH показали, что полоса частот шире, чем было указано в публикации. Спад усиления на частоте 100 кГц был вызван недостатками измерительного оборудования. При использовании более современных приборов выяснилось, что АЧХ по уровню -3 дБ имеет спад на частоте 1,5 МГц, а выходная мощность начинает падать на частотах выше 200 кГц.
Следует обратить внимание на то, что усилитель является неинвертирующим! Поэтому необходимо максимально далеко разнести друг от друга вход и выход усилителя для устранения паразитных связей и наводок, что может снизить устойчивость усилителя.
Если ёмкостная нагрузка подключается к усилителю короткими проводами, это может привести к нарушению стабильности на высоких частотах. Для исключения таких побочных нежелательных явлений достаточно между точкой «Х» (см. оригинальную схему) и выходным конденсатором С2 включить небольшой дроссель: 25 витков толстого медного провода намотать на резисторе номиналом 10 Ом и мощностью 1 Вт. Но это редкий случай — на практике акустические системы чаще всего подключаются к усилителю довольно длинным кабелем и его индуктивности вполне хватает, чтобы предотвратить возбуждение усилителя.
Другой способ повысить устойчивость усилителя это ограничить полосу воспроизводимых частот выше 50 кГц со спадом в 6 дБ. Испытания на макете показали что такая доработка не влияет на коэффициент искажений усилителя и не отражается на качестве звучания.
Доработка заключается в установке дополнительных конденсаторов ёмкостью 1000 пкФ между коллектором транзистора Tr3 и эмиттером TR4, RC-цепи между базой TR3 и землёй, а также цепи Цобеля на выходе усилителя. Схема со всеми дополнительными элементами представлена на рисунке.
При такой доработке дроссель на выходе усилителя не нужен.
Также была проведена серия экспериментов с усилителем по оригинальной схеме (без указанных выше доработок). На вход подавались прямоугольные импульсы (меандр). При этом на выходе усилителя, при подключении различных акустических систем, сигнал был такой же как и на чисто резистивной нагрузке на частотах вплоть до 1 МГц (предел применяемого генератора). Сигнал на выходе был идентичен входному, то есть отсутствие выбросов и «звона» говорит о высоком быстродействии и отличной устойчивости усилителя.
Один из читателей сообщил, что успешно построил и испытал усилитель JLH с выходной мощностью 15 Вт на нагрузке 15 Ом, чтобы получить полный эквивалент усилителя Williamson для сравнительных тестов. Он использовал выходные транзисторы 2N3055, напряжение питания пришлось поднять до 43В, при этом ток покоя составил 1,1А на канал. Площадь радиаторов выходных транзисторов он увеличил практически вдвое.
Влияние входных токов на выходное напряжение.
Рассмотрим схему с операционным усилителем, во входной цепи которого включены два резистора (рис. 1.143).
В этой схеме источники входных сигналов отсутствуют, однако входные токи i+и i− для реальных операционных усилителей не равны нулю. Эти токи могут быть в зависимости от типа операционного усилителя и положительными, и отрицательными.
Даже если выполняется равенство i+= i−, но сопротивления R + и R− различны, разность падений напряжения на этих сопротивлениях будет воспринята усилителем как дифференциальный сигнал и вызовет появление напряжения на нагрузке.
Поэтому стремятся к тому, чтобы эквивалентные сопротивления цепей, подключенных к инвертирующему и неинвертирующему входам, были одинаковыми. К сожалению, токи i+= i− не всегда одинаковы, и это является еще одной причиной нарушения режима работы операционного усилителя.
1. Схема усилителя.
В качестве эксперимента соберем простой усилитель на одном транзисторе и разберем его работу.
В коллекторную цепь транзистора VT1 включим высокоомный электромагнитный телефон BF2, между базой и минусом источника питания GB установим резистор Rб, и развязывающий конденсатор Cсв, включенный в базовую цепь транзистора.
Конечно, сильного усиления от такого усилителя мы не услышим, да и чтобы услышать звук в телефоне BF1 его придется очень близко преподнести к уху. Так как для громкого воспроизведения звука нужен усилитель как минимум с двумя-тремя транзисторами или так называемый двухкаскадный усилитель. Но чтобы понять сам принцип усиления, нам будет достаточно и усилителя, собранного на одном транзисторе или однокаскадном усилителе.
Усилительным каскадом принято называть транзистор с резисторами, конденсаторами и другими элементами схемы, обеспечивающими транзистору условия работы как усилителя.
Замена транзисторов
Поскольку УНЧ (усилители низких частот) становятся всё популярнее, то совершенно не лишним будет узнать, что делать, если такой прибор выйдет из строя.
В случае, если греется выходной транзистор, то велика вероятность, что он сломался или перегорел. В такой ситуации необходимо:
- Удостовериться в целостности всех прочих диодов и транзисторов, входящих в усилитель;
- Когда будет производиться ремонт очень желательно подсоединять усилитель к сети через лампочку в 40-100 В, это поможет сберечь оставшиеся целыми транзисторы при любых обстоятельствах;
- В первую очередь перемыкается участок эмиттер-база и транзисторы, потом осуществляется первичная диагностика УНЧ (любые изменения и реакции легко регистрируются при помощи свечения лампы);
- Основным показателем рабочего состояния и адекватной настройки транзистора можно считать данные по напряжению для участка база-эмиттер.
- Выявлять данные по напряжению межу корпусом и отдельными участками схемы — занятие практически бесполезное, никаких сведений о возможной поломке оно не даёт.
Даже наиболее упрощённый вариант проверки (до и после того как замена выходных транзисторов была произведена) обязательно должен включать в себя несколько пунктов:
