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无线电电子与电气工程百科全书 Ulyanov 为音乐爱好者和音响发烧友提供的声音放大器，或者如何使晶体管放大器比电子管放大器声音更大。 无线电电子电气工程百科全书
我为什么要做晶体管？ 这是机架底架上的 Tamura 的 Tango 电子管放大器！ 这是一个问题。 在我上学的时候，当我在当时居住的城市里开始使用业余无线电时，无线电部件中只能使用灯泡。 当时，晶体管刚刚开始作为时尚事物进入无线电业余爱好者的应用。 就连当时的《Radio》杂志也将晶体管电子学视为一种特殊的东西。 同样，当用旧收音机上的零件组装另一个管结构时，我梦想有一天组装一个具有疯狂功率和当时可再现频段的晶体管放大器。 尽管从那时起已经过去了无数年，这些年来我组装了具有多大功率的放大器，但显然正是这种愿望，然后放下，仍然没有让我的业余无线电灵魂在如此迷人的发光灯中平静下来。 但怀旧已经够多了，让我们进入这个故事的重点吧。 该放大器的特点与当今已知的所有晶体管声音电路不同，它根本不是抽象主义绘制的晶体管级联。 诀窍在于，在该放大器中，没有晶体管和电子管晶体管电路常用的有源电压放大器。 该放大器中放大电压的功能是由一个无源元件——特制的升压变压器来完成的。 你会说 - 看看第一个晶体管放大器的电路 - 那里甚至没有使用一个变压器。 没错，但在最初的放大器中，变压器仅匹配放大器级自身与负载之间的阻抗。 这些带有匹配变压器的放大器听起来，如果你不记得如何更容易地表达它......尽管我仍然感谢这些第一晶体管放大器，因为它们让我怀疑电子管在声音方面没有希望。 是的，在直接的、完全不是专门组织的比较中怎么可能毫无疑问 - 在那些日子里，音乐爱好者在电子管放大器上听音乐。 不完全是顺便说一句，但总的来说，关于声音的话题 - 后来我们再次与晶体管完全一样，用数字源培育 - 进步，它会在哪里：。 但回到筹码上。 因此，主要特点是一个特殊的升压变压器。 为了不让故事一开始就被这个词吓到，我先预定一下，这是一个特制的晶体管放大器变压器。 不为灯。 所以，只有懒惰的人做不出来，多多少少都是五六平米以上的横断面电工钢。 厘米。 在我们国家，这是在过去，毫无疑问。 但是关于这一点，在一个单独的封闭材料中计算这种变压器，如果我有时间，我还将在其中列出一个程序，用于在任何听起来不错的材料和类型的磁芯上计算这种变压器。 这是关于自制的。 其余的可以打破任何恍惚，您可以使用现成的，例如放大器电路上指示的那些。 我强烈不推荐我们来自各种实验室的现代恍惚状态，以及来自与声音变压器相关的剩余生活变压器行业。 由于我了解我们现代材料的情况，最重要的是，根据最新声明，了解该领域所涉及的大脑 - 我们的音响设备市场几乎为零。 从国外制造商那里，你可以找到，如果不是几乎适合这个放大器的变压器（看电路图），然后订购具有所需特性的变压器。 据我所知，他们这些制造商甚至会为此感到高兴。 所以，升压变压器的特点:
对于测试，虽然声音结果不是很可预测，但您可以使用电子管耳机放大器的变压器，由次级绕组提供，作为升压。 同时，值得在聆听放大器的频率响应时，使用一个分流升压绕组的电阻。 其值不能低于 5 kOhm，随便说，不算数。 在计算时，您需要从变压器初级绕组的电阻开始 - 它应该是大约 40 欧姆。 让我们继续讨论晶体管电流放大电路的设备。 在我的业余无线电生活中，我尝试了所有可能的、只有已知的用于构建电流放大级的晶体管电路。 在我看来，只有两种类型的电流放大电路具有音乐性。 其中之一是在该放大器的电路中使用的。 这是一个基本的经典电路，输出级静态电流的稳定性降低（！），由于输出晶体管反馈的基本混乱而降低。 您可以在任何有关晶体管电路的教科书中找到对这种电路操作的描述。 这种电路的输出晶体管的静态电流的热稳定性是直接朴实无华的，因此，不是很有效 - 通过输出晶体管和输出晶体管上的晶体管之间的热耦合（以下简称- 摆动晶体管、驱动器等）。 由于这种简化的热稳定机制，基于这种电路的放大器的输出级需要仔细计算晶体管的热条件，并在散热器的设计中采用更严格的方法。 这就是为什么对于这种类型的输出晶体管，我表示从连接的扬声器的不同阻抗放大该放大器的电流的输出级的电源电压的具体值。 关于这个放大器，我将立即注意到，它放大晶体管 Q1:Q4 上的电流的第一阶段还需要通过它们之间的热耦合来热稳定该阶段的输出晶体管的静态电流 - 将相应的晶体管对放在一个上散热功率约为 XNUMX 瓦的散热器。 在实践中，这种热稳定性可以通过将必要的晶体管放置在每个散热器的着陆焊盘的两侧相互靠近来实现，即在散热器不同侧的一个拧紧螺钉上安装带有安装孔的晶体管。 还可以更有效地稳定输出晶体管的静态电流。 那些。 在晶体管之间组织更紧密的热连接。 我在该放大器的电流放大输出级中使用的正是这种设计解决方案 - 相应的晶体管对彼此靠近放置在由高导热率材料（例如铜）制成的板上，该板本身已经安装在主铝散热器上。 因此，我们显着提高了稳定输出晶体管静态电流的机制的效率，而晶体管晶体的温度相对于将晶体管放置在散热器上的传统方式降低了大约 XNUMX 到 XNUMX 摄氏度，并且远从对半导体至关重要。 主散热片侧面的铜板必须镀锡。 为了使生活更轻松，为了排除位于同一散热器上的晶体管的电去耦，也可以通过电路相反臂的摆动和输出晶体管的热耦合来实现输出晶体管的静态电流的热稳定. 但是在这种情况下输出晶体管的静态电流将稳定的晶体温度将高于我使用的方法。 如果晶体管工作模式的热计算不正确，这个温度可能会接近晶体管晶体的临界温度。 现在关于该放大器中使用的电流放大器电路的幅度线性度 - 它通常通过以电流源的形式执行摆动晶体管的负载来执行，见图。 1. 但是，AD797运算放大器电路，具有相同的输出级，并且可能是运算放大器中线性度最好的，而不是文字，会更合适和指示。 二十多年前，正是在这个经典版本中，我在放大器中使用了类似的输出级电路。 几年前，我与一位朋友在这个问题上争论过，他说服我尝试通过升压来稳定摆动晶体管的电流，类似于 Radio 杂志或描述的众所周知的 87 方案在我最喜欢的 83 年 Tietze 和 Schenk 关于晶体管电路的书中。 但我迈出了这一步，考虑到了一些完全不同的东西，即音质出色的 Quad 405 放大器，它也使用了类似的解决方案。 并且还意识到用于这些目的的电容器必须具有高音质，即宽频带上的非谐振线性阻抗。 我怎么能得到这样的电容器，将级联的声音与电流源进行比较 - 并再次证实了我自己设计晶体管放大器的方法的正确性 - 阻碍声音的半导体越少，放大器的声音就越悦耳。 但是，由于某些原因，直到现在，他一直积极隐瞒电路变体具有升压电路的优越性这一事实。 我会说更多，作为这个动作的结果，我得到了我期望的结果。 现在让我们继续计算摆动晶体管的负载电阻，它决定了摆动晶体管和输出晶体管的电流。 静止时，该级输出晶体管的基极-集电极电压被施加到这些电阻器上。 有了足够的计算精度，我们可以将该电压等于级臂的电源电压减去输出晶体管的基极-发射极下降的电压，大约等于 0.5:0.7 伏特。 接下来，您需要确定流过输出晶体管的电流量。 在这件事上，我不是一个虐待狂，对我来说重要的不是任何以坚持普遍接受的“发声”类电路操作的形式的电气思想，而只是音乐性转移的充分性。 在对所使用的散热器进行了大量实验后，我确定了 80:150 mA 的静态电流，具体取决于所用晶体管的类型。 不同制造商和型号的晶体管以及灯发出不同的声音，包括对于每个晶体管型号，对于放大器级的特定电路和具有特定热阻值的散热器，它们具有一定的静态电流“听起来”值. 关于图中所示的晶体管和我使用的散热器，输出级晶体管的静态电流值为 130 mA。 相同的电流必须流过计算出的电阻。 否则，应用欧姆定律，我们得到负载摆动晶体管的电阻值。 我不会详细讨论升压电路的细节计算，由于此类任务的基本性，我只会说放大器电路上指示的电容器值足以使升压电路在所需频带内有效运行，并且输出晶体管的静态电流值由我指示。 基于电容器在交流电上运行的基本考虑，我也不建议使用具有更高额定值的电容器。 此外，为了不使生活再次变得复杂，我们将升压电路的每个电阻器的值设置为等于摆动晶体管的负载电阻值的一半。 下一个问题是关于该放大器的电流放大输出级的电源电压。 这个问题对于该放大器输出级电路来说是最重要的。 级联的稳定性及其声音取决于它。 为了不深入研究这些困难的丛林，我将重点关注这样一个事实：根据经验，在功耗约为 0 W 的晶体管上，该放大器的输出级获得了以下依赖关系：
基于这些值，我们得到了升压电路的四个电阻中每个电阻的值，负载为 4 欧姆等于 100 欧姆。 对于第二个负载，我提供了自己练习计算电阻的机会。 之后，根据已知公式，您需要计算这些电阻的功率值。 至此，放大器的计算就完成了。 让我们开始讨论最重要的——建设性的。 在此之前，还有一个小题外话。 我相信晶体管音频技术的设计比电子管技术对放大器声音的影响更大。 现在谈到声音，我当然指的是音响发烧友和高级音乐爱好者可以使用的微妙时刻，他们也听到这些时刻，但从哲学上对待它们。 那么，本放大器的设计。 首先，没有印刷电路板。 仅铰接式安装，焊接点要么布置在晶体管的端子上，要么布置在安装瓣上，铆接在单独的绝缘材料板上。 我再说一遍——观察功放电路图上标明的焊点和导体的输入/输出，这在很大程度上决定了使用发声元件时功放的声音。 否则，您将无法收回购买高质量无线电组件的部分资金。 该放大器的发声组件中还包含优质导体。 您可以使用Cardas安装线，也可以使用我们的旧电线，由柔软的深红色无锡铜制成，无绝缘层。 稍后，在拆焊后，您可以在合理必要的情况下组织绝缘，例如使用电工纸。 其次，功放的每个通道都由单独的设计组装而成，包括去耦电源，包括电源变压器。 并且在结构上，电流放大级也没有组合。 第一级组装在单独的电路板上，输出级制成独立的三维结构，其主轴承体部分如图5所示。 5、此部分面积较大，通过减振连接到功放自身底盘上。 该主体部分的孔设计用于容纳电容器 C6 和 C1。 在这部分的顶部，有 490 厘米的气隙，连接输出晶体管的散热器，晶体管安装焊盘彼此相对。 输出晶体管的散热片是专门为此放大器设计的，是非黑化空气散热器，有效面积为 2 cm^4，由铝制成，一侧有 45 个 80 mm 厚和 50 mm 长的散热片。 晶体管安装焊盘的宽度为10mm，高度为XNUMXmm，厚度为XNUMXmm。 输出级的所有其余组件都位于这些散热器之间，正如我已经提到的，它们直接焊接在晶体管的端子和带花瓣的安装板上，花瓣固定在主散热器之间的中间输出级的情况。 现在注意！ 我将详细介绍电容器 C5 和 C6。 输出级外壳部分的孔设计用于容纳它们，见图。 5. 我告诉你它应该如何发生。 我们取一个薄（0.05 毫米）的铜箔，用过盈配合将电容器包裹数次。 在铜的顶部，我们放置了几层同样处于张力状态的薄玻璃纤维。 我们已经在其上缠绕了从任何具有高电阻率的材料中计算出的 10 W 功率和 15..30 伏特电压的电线数量，并组织了由此产生的加热元件的结论。 从上面，我们再次将几层薄玻璃纤维放入密封件中，并将一层薄铜箔也放入密封件中。 铜箔层与放大器外壳电连接。 这种设计必须非常小心地完成，因此它不会有自己的共振，它必须用任何粘性的、不干燥的有机硅液体浸渍。 之后，我们将该组件插入车身部件的孔中，并用硅胶密封剂填充剩余空间。 我没有具体说明加热器的具体设计，因为如果你不能独立计算和组织它的操作，那么我不建议你承担这个放大器的制造。 该加热器必须提供的电容器 C5 和 C6 表面的温度对于第一生产品牌 ELNA CERAFINE 来说是 50-60 摄氏度。 对于其他品牌的电容器，您应该根据耳朵选择这个温度。 我可能会在我的新音频晶体管放大器的描述中对晶体管放大器设计中的这种方法进行解释，这完全充满了这种深奥。 如果他的时间到来。 但是对于加热器。 如果不使用自动温度监测，最好用交流电给加热器供电，取自通道的电源变压器。 如果有自动化，那么来自一个单独的电源变压器，在这种情况下，您可以挂断扬声器开启延迟电路的电源。 现在简要介绍延迟电路 - 一种传统的电子时间继电器，延迟是由于位于复合晶体管基极的电容器电源电路的时间常数造成的。 关于继电器的一个重要问题是它的触点会影响放大器的声音。 我对这件事的经验很少，因为我早就看中了TKE52PDU品牌的继电器。 该继电器用于核工业的自动化设备中。 在延迟图上，我指出了一个成熟的 Fyujitsu 继电器，它可能更容易找到。 嗯，最后一个。 看起来像 fuzz，但缩写为 GA。 这是此放大器中的第二个深奥。 装置 - 各向异性电流协调器。 我已经提到的我的新放大器是完全深奥的——旋转变压器、相干电流源等。 在这我停在第三位。 那么，这个和声器是如何执行的呢？ 两个铜接线片以 8 mm 的距离刚性固定，它们之间焊接有直径为 0.1 mm 的导体。 我使用暴露于 10^22 中子通量的铑丝。 在最简单的情况下，导体可以是铜，但为了使其具有谐波器所需的特性，它必须是自然形成的，即年龄超过 40:50 岁。 例如，这种导体可以取自旧收音机的射频线圈。 这个过程的物理原理对于一个基本的表示来说是相当复杂的，也许一个关联相似的模型可以表示为一种层压流动的喷嘴。 这款放大器的音质如何？ 声音非常清晰，电子管充满活力，而且速度很快。 我没有用语言描述微妙时刻的习惯。 我宁愿告诉你这条道路的各个阶段。 该系列放大器的第一个版本是一个分立放大器，在输入端具有差分级，在 OE 中具有晶体管驱动器，由电流源加载 - 输出级已经与图 1 所示相同。 1. OOS 存在于该放大器中；在八十年代初期，针对测量失真的斗争才刚刚爆发。 在这个放大器之后，我只看到了Tietze和Schenk出版的一本书，我用一个运算放大器来驱动这个输出级，并在所有基极中引入了抗寄生电阻。 但反馈是从运算放大器的输出引入的，无论是出于错误还是天意。 作为回应，我听到了如此充实的声音，我开始弄清楚我做了什么。 当我弄清楚这一点后，我开始尝试构建输出级。 方案如图。 90就是这个系列的作品，接近6年代中期，从图片上可以看出，是同龄的。 我在九十年代的FIDO会议上谈到过这个方案。 该放大器系列中最后一个使用电子管的电路是从 UN 到 5E5P 的设计，变压器为 150K：1 欧姆，并且超出了与图 XNUMX 中相同的 UT。 XNUMX. 大约两年前，我在当地的一个互联网音频论坛上谈到了混合动力的最后一个版本。 那么，这个故事就是专门针对一台放大器的。 关于这个放大器的一切。 我还想告诉你音响工程师和设计音响电路的电子工程师之间的区别，但我改变了主意。 虽然我的观察之一 - 我遇到了多少这样的工程师，但我没有注意到任何音乐耳朵或深刻的音乐偏好。 那时我才意识到为什么他们如此喜欢评估带有各种失真的音响设备的音质，以及为什么用测量设备测量这些失真对他们来说如此重要。 放大器的高音质与任何失真的关联极微弱，这些工程师几乎不关心这一事实。 但我不是电子工程师，作为物理学家，真理对我来说最重要。 是的，这也适用于这个放大器的音质。 但我为什么要做晶体管？ 当然，责怪弗洛伊德是最容易的。 但是不，这个问题的答案是不同的——因为在灯中它早就透明了。 如果不是在晶体管声音上，在哪里训练你的大脑？ 我似乎也了解了数字技术，但是哦，我怎么不想涉足黑胶唱片的事情——我对带有 Rega 300 的 Micro 经典苏联唱片的声音几乎感到满意。虽然它们有缺点： 因此，我不会发誓任何事情。 作者：弗拉基米尔·乌利亚诺夫（Vladimir Ulyanov）； 出版：cxem.net
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