Esquema UMZCH: tipos, descrição, dispositivo, ordem de montagem

2024 Autor: Trinity Chesterton | [email protected]. Última modificação: 2024-01-02 00:36

Muitas pessoas estão familiarizadas com a situação em que um dispositivo reproduz som, mas não o faz tão alto quanto gostaríamos. O que fazer? Você pode comprar outro equipamento de reprodução de som ou pode comprar um amplificador de potência de frequência de áudio (doravante UMZCH). Além disso, o amplificador pode ser montado manualmente.

Para fazer isso, você só precisa de conhecimentos básicos de eletrônica, como a capacidade de distinguir entre o emissor, base e coletor em um transistor bipolar, dreno, fonte, porta no campo, além de outros aspectos elementares.

A seguir serão descritos os parâmetros mais importantes dos amplificadores de potência de áudio que devem ser aprimorados para obter maior ganho, bem como os circuitos mais simples desses dispositivos, montados em vários componentes básicos, como válvulas de vácuo, transistores, amplificadores operacionais e circuitos integrados.

Além disso, o artigo considerará um esquema UMZCH de alta qualidade. Sua composição, parâmetros e recursos de design serão afetados. O esquema UMZCH Sukhov também será considerado.

Parâmetros UMZCH

O parâmetro mais importante do amplificadorpotência - fator de amplificação. Ele representa a relação entre o sinal de saída e o sinal de entrada e é dividido em três parâmetros separados:

1. Ganho de corrente. K_I=I_out / I_in.
2. Ganho de tensão. K_U=U_out / U_in.
3. Ganho de potência. K_P=P_out / P_in.

No caso de UMZCH, é mais razoável considerar o ganho de potência, pois é este parâmetro que requer amplificação, embora seja tolice negar que o valor de potência - tanto de entrada quanto de saída - depende da corrente e valores de tensão.

Claro que amplificadores possuem outros parâmetros como o fator de distorção do sinal amplificado, mas eles não são tão importantes em relação ao ganho.

Não esqueça que não existem dispositivos perfeitos. Não existe UMZCH com um ganho enorme, sem outras desvantagens. Você sempre tem que sacrificar alguns parâmetros pelo bem de outros.

UMZCH em dispositivos de eletrovácuo

Dispositivos de eletrovácuo são dispositivos que contêm em seu design um frasco no qual existe um vácuo ou um determinado gás, além de pelo menos dois eletrodos - um cátodo e um ânodo.

Dentro do frasco pode haver três, cinco e até oito eletrodos adicionais. Uma lâmpada com dois eletrodos é chamada de diodo (não confundir com um diodo semicondutor), com três - um triodo, com cinco - um pentodo.

Amplificadores de potência valvuladosmuito apreciado entre os amantes da música comum e músicos profissionais, porque as válvulas fornecem a amplificação "mais limpa".

Isso se deve em parte ao fato de que os elétrons injetados do cátodo não encontram resistência em seu caminho para o ânodo e atingem o alvo em um estado in alterado - eles não são modulados em densidade ou velocidade.

Os amplificadores valvulados são os mais caros de todos que existem no mercado. Isso se deve ao fato de que os dispositivos de eletrovácuo não eram mais amplamente utilizados no século passado, respectivamente, sua produção em grandes quantidades tornou-se não lucrativa. Este é um produto de peça. Mas esses UMZCHs definitivamente valem seu dinheiro: em comparação com análogos populares, mesmo em circuitos integrados, a diferença é claramente audível. E não a favor das fichas.

Claro que não é necessário montar amplificadores valvulados por conta própria, você pode comprá-los em lojas especializadas. O custo dos amplificadores em dispositivos de vácuo começa em ₽ 50.000. Você pode encontrar opções usadas relativamente baratas (até ₽ 10.000), mas podem ser de baixa qualidade. Quanto custam bons amplificadores valvulados? A partir de ₽100.000 Quanto custam amplificadores muito bons? De várias centenas de milhares de rublos.

Existem muitos circuitos UMZCH em lâmpadas, esta seção considerará um exemplo elementar.

O amplificador mais simples pode ser montado em um triodo. Pertence à classe de circuitos UMZCH de ciclo único. Em um triodo, o terceiro eletrodo é uma grade de controle que regula a corrente do ânodo. Uma tensão alternada é conectada a ela e, usando a magnitude e a polaridade do sinal da fonte, você podereduza ou aumente a corrente do ânodo.

Se você conectar um potencial negativo alto à grade, os elétrons se estabelecerão nele e a corrente no circuito será zero. Se um potencial positivo for aplicado à grade, os elétrons do cátodo para o ânodo passarão sem impedimentos.

Ajustando a corrente do ânodo, você pode alterar o ponto de operação do triodo na característica corrente-tensão. Isso permite que você ajuste a quantidade de amplificação de corrente e tensão (no final - potência) deste dispositivo de eletrovácuo.

Para montar um amplificador triodo simples, você precisa conectar uma fonte de energia variável à rede de controle, aplicar potencial zero no cátodo, positivo no ânodo. A resistência do lastro é geralmente conectada ao ânodo. A carga deve ser removida entre o lastro e o ânodo.

Para melhorar a qualidade do sinal amplificado, você pode conectar um capacitor de filtro em série ou em paralelo (dependendo do caso específico) à carga, conectar um capacitor e um resistor ligados em paralelo ao cátodo, e conecte um divisor de tensão simples de dois resistores à grade de controle.

Teoricamente, um amplificador de potência pode ser montado em um klystron de acordo com circuitos UMZCH em lâmpadas. Um klystron é um dispositivo de eletrovácuo, semelhante em design a um diodo, mas com dois terminais adicionais que servem para entrada e saída de um sinal. A amplificação neste dispositivo ocorre devido à modulação do fluxo de elétrons emitido pelo cátodo em direção ao coletor (análogo ao ânodo), primeiro em velocidade e depois em densidade.

UMZCH em transistores bipolares

Transistor bipolar - síntese de dois diodos. É um elemento p-n-p ou n-p-n com os seguintes componentes:

• emissor;
• base;
• colecionador.

A velocidade e confiabilidade dos transistores é geralmente maior do que a dos dispositivos a vácuo. Não é nenhum segredo que no início os computadores eletrônicos funcionavam precisamente em lâmpadas, mas assim que os transistores apareceram, estes rapidamente substituíram seus concorrentes antediluvianos e são usados com sucesso até hoje.

A seguir, será considerado um exemplo de uso de um transistor n-p-n em um circuito amplificador de potência. É importante notar que os elétrons (n) são ligeiramente mais rápidos que os buracos (p), respectivamente, o desempenho dos transistores n-p-n e p-n-p difere não a favor do último.

Outra nuance importante é que os transistores bipolares possuem vários circuitos de comutação:

1. Emissor comum (mais popular).
2. Com uma base comum.
3. Com um coletor comum.

Todos os circuitos possuem parâmetros de ganho diferentes. O circuito UMZCH a seguir tem uma conexão de emissor comum.

Para montar um amplificador simples baseado em um transistor n-p-n, você precisa conectar uma tensão alternada à sua base, um potencial positivo ao coletor e um potencial negativo ao emissor. E na frente da base, e na frente do coletor e na frente do emissor, devem ser instaladas resistências limitadoras. A carga é removida entre o lastro do coletor e o próprio coletor.

Como no caso do eletrovácuoamplificador triodo, para melhorar a qualidade da amplificação neste circuito, você pode:

• instale um divisor de tensão e um capacitor de filtro na frente da base;
• instale um capacitor e um resistor conectados em paralelo ao emissor;
• ligue o capacitor do filtro na carga para eliminar ruídos e interferências.

Se dois desses estágios de amplificação estiverem conectados em série, seus ganhos podem ser multiplicados um pelo outro. Isso, é claro, complica significativamente o design do dispositivo, mas permitirá obter uma maior amplificação. É verdade que não funcionará para conectar essas cascatas indefinidamente: quanto mais amplificadores individuais forem conectados em série, maior a chance de eles entrarem em saturação.

Se o transistor opera em modo de saturação, então não se pode falar de quaisquer propriedades de amplificação. Você pode verificar isso olhando para a característica corrente-tensão: o ponto de operação do transistor está na seção horizontal se ele operar em modo de saturação.

UMZCH FET

A seguir, o circuito UMZCH em transistores do tipo MOS (metal-óxido-semicondutor - a estrutura padrão de um transistor de efeito de campo) será mostrado.

A estrutura dos transistores de efeito de campo tem pouco em comum com os transistores bipolares. Além disso, seu princípio de operação não é nada parecido com o princípio de operação dos análogos bipolares.

Transistores de efeito de campo são controlados por um campo elétrico (bipolar - por corrente). Eles não consomem corrente e são resistentes à radiação gama, também chamada deradiação radioativa. É improvável que este último fato seja útil para músicos que desejam construir um amplificador de potência de áudio, mas na indústria esse recurso de transistores de efeito de campo é altamente valorizado.

Sua principal desvantagem é que eles não interagem bem com a eletricidade estática. Uma carga dessa natureza de origem pode desabilitar transistores desse tipo. Qualquer toque descuidado do dedo no contato do elemento pode danificar o transistor.

Estas características devem ser levadas em consideração ao montar amplificadores de potência nestes componentes eletrônicos.

Como montar um circuito UMZCH em um transistor de efeito de campo com suas próprias mãos? Basta seguir outras instruções.

Um circuito UMZCH simples em um transistor de efeito de campo pode ser montado usando um transistor de efeito de campo de junção p-n com um canal tipo n. O projeto é semelhante ao descrito ao montar um amplificador em um transistor bipolar, apenas a porta tomou o lugar da base, o coletor - o dreno, o emissor - a fonte.

UMZCH em um amplificador operacional

Um amplificador operacional (doravante OU) é um componente eletrônico que possui duas entradas - inversora (muda o sinal em fase em 180 graus) e não inversora (não altera a fase do sinal) - assim como uma saída e um par de contatos para alimentação. Tem uma baixa tensão de deslocamento zero e correntes de entrada. Esta unidade tem um ganho muito alto.

OU pode operar em dois modos:

• no modo amplificador;
• no modogerador.

Para que o amplificador operacional funcione no modo de amplificação, é necessário conectar um circuito de feedback negativo a ele. É um resistor, que é conectado com uma saída à saída do amplificador operacional e a outra - à entrada inversora.

Se você conectar o mesmo circuito a uma entrada não inversora, você obterá um circuito de feedback positivo e o op-amp começará a funcionar como um gerador de sinal.

Existem vários tipos de amplificadores montados no op-amp:

1. Inverting - amplifica o sinal e altera sua fase em 180 graus. Para obter um amplificador inversor em um amplificador operacional, você precisa aterrar a entrada não inversora do amplificador operacional e aplicar um sinal ao inversor que precisa ser amplificado. Neste caso, não devemos esquecer o circuito de feedback negativo.
2. Não-inversor - amplifica o sinal sem alterar sua fase. Para montar um amplificador não inversor, você precisa conectar um circuito de feedback negativo ao amplificador operacional, aterrar a entrada inversora e aplicar um sinal ao pino não inversor do amplificador operacional.
3. Diferencial - amplifica sinais diferenciais (sinais que diferem em fase, mas são iguais em amplitude e frequência). Para obter um amplificador diferencial, você precisa conectar resistores limitadores às entradas do amplificador operacional, não se esqueça do circuito de feedback negativo e aplique dois sinais aos contatos de entrada: um sinal de polaridade positiva deve ser aplicado a um não inversor entrada, um sinal negativo para um inversor.
4. Measuring - uma versão modificada do amplificador diferencial. Um amplificador de instrumentação desempenha a mesma função que um amplificador diferencial, apenastem a capacidade de ajustar o ganho usando um potenciômetro conectando as entradas de dois amplificadores operacionais. O projeto de tal amplificador é muito mais complicado e inclui não um, mas três amplificadores operacionais.

Quão difícil é trabalhar com amplificadores operacionais? Para circuitos com amplificador operacional, às vezes pode ser difícil encontrar componentes adequados, como resistores e capacitores, porque é necessária uma correspondência cuidadosa de elementos não apenas em valores nominais, mas também em materiais.

UMZCH em circuitos integrados

Circuitos integrados são dispositivos especialmente projetados para realizar uma determinada tarefa. No caso do UMZCH, um pequeno microcircuito substitui uma grande cascata de transistores, amplificadores operacionais ou dispositivos de vácuo.

Atualmente, os chips TDA com diferentes números de série, como TDA7057Q ou TDA2030, são muito populares. Há um grande número de circuitos UMZCH em microcircuitos.

Em sua composição, eles possuem um grande número de resistores, capacitores e amplificadores operacionais, equipados em um estojo muito pequeno, cujo tamanho não excede 1 ou 2 moedas de rublo.

Projetando UMZCH

Antes de adquirir as peças necessárias e gravar os condutores na placa textolite, é necessário esclarecer os valoresde resistores e capacitores, bem como selecionar os modelos desejados de transistores, amplificadores operacionais ou circuitos integrados.

Isso pode ser feito em um computador usando software dedicado como o NI Multisim. NOEste programa coletou um grande banco de dados de componentes eletrônicos. Com sua ajuda, você pode simular o funcionamento de qualquer dispositivo eletrônico, mesmo levando em consideração erros, verificar a operabilidade dos circuitos.

Com a ajuda de tal software, é especialmente conveniente testar circuitos UMZCH poderosos.

Circuito amplificador estéreo transistorizado de 200W

O esquema considerado nesta seção é muito mais complicado do que os descritos acima. Mas suas propriedades amplificadoras são melhores que as de projetos baseados em transistores bipolares de efeito de campo, bem como amplificadores operacionais e circuitos integrados, que já foram citados no artigo.

Este produto inclui os seguintes itens:

1. Resistores.
2. Capacitores (polares e não polares).
3. Diodos.
4. Díodo Zener.
5. Fusíveis.
6. Transistores bipolares tipo N-p-n.
7. Transistores bipolares P-n-p.
8. IGFETs de canal P.
9. Porta isolada FET com canal n.

Parâmetros deste amplificador de potência:

1. P_{saída nominal=200W (por canal).}
2. U_{potência do estágio de saída=50V (pequena variação permitida).}
3. I_{descanso do estágio de saída=200 mA.}
4. I_{resto de um transistor de saída=50 mA.}
5. U_{sensibilidade=0,75 V.}

Todas as partes principais deste dispositivo (transformador, sistemaresfriamento na forma de radiadores e a própria placa) estão localizados em um chassi anodizado feito de folha de duralumínio, cuja espessura é de 5 mm. O painel frontal do dispositivo e os botões de controle de volume são feitos do mesmo material.

Um transformador com dois enrolamentos de 35 V pode ser adquirido pronto. É desejável escolher um núcleo de forma toroidal (seu desempenho foi verificado neste circuito), e a potência deve ser de 300 W.

A fonte de alimentação do circuito também deverá ser montada independentemente de acordo com o circuito de alimentação UMZCH. Para construí-lo, você precisará de um fusível, um transformador, uma ponte de diodos, além de quatro capacitores polares.

O circuito da fonte de alimentação UMZCH é fornecido na mesma seção.

Três verdades simples para lembrar ao montar qualquer circuito elétrico:

1. Certifique-se de observar a polaridade dos capacitores polares. Se você confundir mais e menos em um pequeno circuito amplificador, nada de terrível acontecerá, o circuito UMZCH simplesmente não funcionará, mas foi precisamente por causa de um erro tão insignificante, à primeira vista, que os foguetes com equipamentos e tripulação a bordo caíram.
2. Certifique-se de observar a polaridade dos diodos: o cátodo com o ânodo também é proibido de ser trocado. Para um diodo zener, esta regra também é relevante.
3. O principal é que você precisa soldar as peças apenas onde houver um ponto de contato no diagrama. A maioria dos circuitos elétricos defeituosos não funciona precisamente porque o instalador não soldou as peças ou as soldou onde não eram necessárias.

Este esquema está incluído em um dos melhores esquemas UMZCH? Pode ser. Tudo dependedesejos do consumidor.

Esquema de Sukhov

Se o circuito amplificador de potência anterior puder ser montado independentemente, porque inclui relativamente poucos elementos, então é melhor não montar o circuito amplificador Sukhov manualmente. Por quê? Devido ao grande número de elementos e conexões, há uma grande chance de cometer um erro, devido ao qual todo o trabalho significativo terá que ser refeito.

Na verdade, é incorreto chamar o esquema dado nesta seção de esquema de Sukhov. Este é um UMZCH de alta fidelidade do modelo VVS-2011 (um diagrama esquemático do UMZCH desse tipo é fornecido nesta seção). Em sua composição não contém transistores de efeito de campo, mas inclui:

1. Díodos Zener.
2. Resistores não lineares.
3. Resistores regulares.
4. Capacitores polares e não polares.
5. Diodos.
6. Transistores bipolares de ambos os tipos.
7. OpAmps.
8. Aceleração.

Possibilidades desta inclusão:

1. P=150W em R_{load=8 ohm.}
2. Linearidade: 0,0002 a 0,0003% a 20kHz, P=100W e R_{load=4 ohm.}
3. Suporte para constante U=0 V.
4. Compensação da resistência do fio CA disponível.
5. Presença de proteção de corrente.
6. Presença de proteção do circuito UMZCH de U_exit=const.
7. Disponibilidade de partida suave.

Este circuito é montado em escala industrial e cabe em uma pequena placa. O layout dos condutores e a localização dos elementos podem ser encontrados na Internet,onde esses materiais estão disponíveis gratuitamente.

Os esquemas da série Sukhov são um dos melhores esquemas UMZCH.

Result

Um amplificador de potência de som é um dispositivo muito popular entre músicos profissionais e amantes da música comuns. UMZCH são executados com base em dispositivos de vácuo e transistores e com base em amplificadores operacionais, circuitos integrados.

Esses aparelhos podem ser adquiridos em lojas especializadas, ou você pode fazer o seu próprio. Em termos de preço, os amplificadores valvulados são os mais caros e os circuitos integrados são os mais baratos.

Os circuitos de tubo UMZCH têm uma qualidade de ganho mais alta do que os circuitos UMZCH integrados ou transistorizados. É por essa razão que as pessoas estão dispostas a comprar esses dispositivos por ₽50.000, por ₽100.000 e por ₽450.000.

Ao montar amplificadores você mesmo, lembre-se das seguintes regras:

1. É estritamente proibido confundir as polaridades dos diodos, diodos zener e outros dispositivos anodo-catodo, bem como capacitores polares. Isso é preocupante com o fato de que o circuito UMZCH montado como resultado não funcionará.
2. Ao montar o circuito, você precisa soldar as peças onde há um ponto de contato no desenho. Parece a regra óbvia. Isso é verdade, mas muitos instaladores esquecem disso.

Se você usar todas as recomendações dadas acima, você mesmo pode montar um bom amplificador de potência de som de acordo com o circuito UMZCH em transistores ou outros elementos.