【導(dǎo)讀】您是否曾經(jīng)在家中使用簡(jiǎn)單的組件構(gòu)建過(guò)超酷的Hi-Fi音頻放大器？如果沒(méi)有在這里是你的指南，我很確定你會(huì)喜歡這個(gè)。本文講述了如何制作帶有輸出晶體管保護(hù)電路和 2 分頻揚(yáng)聲器保護(hù)電路的 DIY 高保真音頻放大器。讓我們討論一些引人注目的功能，這些功能可能會(huì)說(shuō)服您嘗試制作這款放大器。
您是否曾經(jīng)在家中使用簡(jiǎn)單的組件構(gòu)建過(guò)超酷的Hi-Fi音頻放大器？如果沒(méi)有在這里是你的指南，我很確定你會(huì)喜歡這個(gè)。本文講述了如何制作帶有輸出晶體管保護(hù)電路和 2 分頻揚(yáng)聲器保護(hù)電路的 DIY 高保真音頻放大器。讓我們討論一些引人注目的功能，這些功能可能會(huì)說(shuō)服您嘗試制作這款放大器。
這款高保真音頻放大器的特點(diǎn)：
輸入靈敏度 – 0.25mVmax – 大多數(shù)手機(jī)輸出這樣的電平。
輸入阻抗 – 470歐姆 – 僅取決于R1。您可以將 R1 增加到您想要的任何值或完全排除它，但我建議您將其保留在該值。筆記本電腦和手機(jī)的大多數(shù)聲卡都可以輕松處理這種阻抗。
頻率響應(yīng) – 1Hz – 45KHz 在 -3dB
輸出功率 – 50Wrms 或 70W 音樂(lè)功率
功耗 – 95W
效率 – 53%
紋波抑制 – -68dB – 一個(gè)不錯(cuò)的值，可將電源噪聲衰減到幾百 mV。由于放大器屬于B類(lèi)，因此在空閑狀態(tài)下不會(huì)有實(shí)質(zhì)性的電流消耗，因此10mF電容器將提供精細(xì)的濾波。當(dāng)施加信號(hào)時(shí)，嗡嗡聲仍然很低，以至于聽(tīng)不見(jiàn)。
THD+N – 0.007@50W/1KHz – 這是功率放大器的值。由于需要前置放大器，該值會(huì)略高。即使是最好的A類(lèi)放大器，這個(gè)值通常也不會(huì)超過(guò)，因此放大器將具有幾乎完美的信號(hào)再現(xiàn)。此值通常是指示性的，可能會(huì)有所不同。最壞的情況是0.05%，這對(duì)于所有目的來(lái)說(shuō)仍然是完美的。關(guān)鍵時(shí)刻是保持功率放大器的低電壓增益，在本例中為4。
該音頻放大器的輸出晶體管受到保護(hù)，不會(huì)消耗過(guò)大的電流，如果在放大器調(diào)高到最大值時(shí)輸出短路，就會(huì)發(fā)生這種情況。最大電流消耗為 6.3A。保護(hù)由Q13和Q14及其附近的所有周?chē)M件實(shí)現(xiàn)。
高保真音頻放大器的級(jí)數(shù)：
電源單元
前置放大器電路
功率放大器和保護(hù)電路
電源單元：
電源由普通橋波整流器組成。電路中使用濾波電容C1和C2。這些C1和C2的值應(yīng)不小于10，000uF / 35V。我總是更喜歡使用 1500uF 作為每安培電流的上限值，這是我遵循的經(jīng)驗(yàn)法則。將散熱器連接到電橋很重要，這將使電橋在 50W 耗散時(shí)保持低于 10 攝氏度。
前置放大器電路：
前置放大器電路圍繞運(yùn)算放大器構(gòu)建，以增強(qiáng)輸入信號(hào)。它只不過(guò)是一個(gè)閉環(huán)增益約為20的同相放大器。可變電阻R3用于調(diào)節(jié)該前置放大器電路的增益。然后，升壓信號(hào)進(jìn)入下一階段“功率放大器和保護(hù)電路”。
功放和保護(hù)電路：
高分辨率電路圖
功率放大器接受高阻抗輸入信號(hào)，進(jìn)一步放大并轉(zhuǎn)換為適合揚(yáng)聲器的低阻抗信號(hào)。輸出電壓失調(diào)由R10設(shè)置，功率放大器的增益由R14設(shè)置，目前設(shè)置為4.3。4.6Vmax的輸入信號(hào)足以實(shí)現(xiàn)全輸出擺幅。
該放大器還集成了雙向揚(yáng)聲器保護(hù)功能。其中一個(gè)保護(hù)措施會(huì)在放大器通電后延遲揚(yáng)聲器啟用 5 秒。這是為了抵消在最初幾秒鐘內(nèi)可能打擊演講者的任何峰值，在所有政權(quán)都安定下來(lái)之前。這可以保護(hù)揚(yáng)聲器，并在放大器首次通電時(shí)停止響亮的爆裂聲。另一個(gè)保護(hù)包括繼電器Q19和延遲RC鏈R35，C9。我將其設(shè)計(jì)為在8V下啟用的繼電器。任何人都可以，但開(kāi)啟時(shí)間會(huì)有所不同。
我想出的第二個(gè)保護(hù)非常有趣，我個(gè)人還沒(méi)有在任何其他電路中看到它。該電路由兩個(gè)最合適的運(yùn)算放大器（它們采用一個(gè)封裝）和Q20組成，可在任何功率晶體管發(fā)生故障時(shí)保護(hù)揚(yáng)聲器。通常這會(huì)將揚(yáng)聲器暴露在其中一個(gè)電源軌（30V）的全電壓下，這對(duì)揚(yáng)聲器和二極管橋來(lái)說(shuō)可能是災(zāi)難性的。所以底線(xiàn)是絕對(duì)應(yīng)該避免它。
你可能會(huì)問(wèn)它是如何工作的。兩個(gè)運(yùn)算放大器用作比較器。一端設(shè)置在接近電源軌電壓的電壓下。您可以選擇 R22/R28 和 R38/R39 設(shè)置的 40V 和 41V 之間的任何電壓。我選擇了大約26V的電壓。因此，由于正常工作時(shí)的輸出永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò)最大電源軌電壓（0Vmax）的707.21，因此可以安全地假設(shè)，在正常工作期間，不會(huì)發(fā)生誤觸發(fā)。
以防萬(wàn)一如果其中一個(gè)功率晶體管發(fā)生故障，它通常會(huì)短路。這使揚(yáng)聲器和相對(duì)比較器的其他輸入暴露在高于基準(zhǔn)電壓（26V）的電壓下。這導(dǎo)致運(yùn)算放大器觸發(fā)Q20晶體管，然后Q9晶體管對(duì)C50（保持繼電器驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通的電容）完全放電，從而切斷與揚(yáng)聲器的連接。這種保護(hù)非?？欤?0-1ms），優(yōu)于簡(jiǎn)單的保險(xiǎn)絲保護(hù)，后者可以使短路保持長(zhǎng)達(dá)《》秒。
通過(guò)Q11和R22熱敏電阻進(jìn)行溫度漂移補(bǔ)償。兩者都應(yīng)安裝在散熱器附近或以某種方式粘在散熱器上。溫度升高將導(dǎo)致輸出電壓在0V偏移附近漂移，因此熱敏電阻和Q11晶體管的溫度依賴(lài)性將使電壓保持在0V左右，或者將部分消除這種影響。通常使用稍微復(fù)雜的系統(tǒng)，但該放大器的額定功率僅為 50W，因此即使這樣也可以解決問(wèn)題。
提示和建議：
我必須給你的最重要的提示是永遠(yuǎn)不要排除C6。它（與C4結(jié)合使用）是確保放大器穩(wěn)定性并保持其振蕩趨勢(shì)的兩個(gè)組件。
使用電路中BCxxx中最接近匹配的晶體管，您可以獲得。只需購(gòu)買(mǎi) 40-50 個(gè) BC550（它們非常便宜），喜歡 10-20 個(gè) BC560 并測(cè)試它們，并且只選擇具有最接近 hFe 的那些您可以獲得。
也使用容差非常低的電阻器，3.3k電阻應(yīng)具有1%的容差。
由于幾乎不可能匹配所有組件，因此我添加了R10，用于微調(diào)輸出電壓偏移。使用它，設(shè)置最接近0V的偏移。為此，請(qǐng)勿在輸出端使用電壓表。它們往往有些不準(zhǔn)確，而是使用與負(fù)載串聯(lián)的mA表。一旦你達(dá)到最接近的，你可以達(dá)到0mA，這就是你的中心點(diǎn)。
該電路設(shè)計(jì)為只能處理50W的功率。如果你想從中獲得更多，你需要將另一對(duì)輸出晶體管并聯(lián)，增加電源軌，并通過(guò)降低R14的值來(lái)增加功率放大器的增益。請(qǐng)記住，選擇的晶體管適用于此電壓電平，它們不會(huì)在超過(guò) 80V 的差分電壓下工作。您可以獲得的最大電壓是 Vcc 的 0，7，因此最大功率為 （0，707.Vcc）^2/Rl。
您必須提供足夠的散熱器以保持功率晶體管冷卻。保持熱敏電阻和Q11靠近甚至粘在散熱器上，它們是溫度漂移補(bǔ)償元件。
通過(guò)R20將通過(guò)功率晶體管的電流設(shè)置為20mA
將輸出電壓偏移設(shè)置為最接近0V，您可以通過(guò)R10使放大器以最大輸出運(yùn)行20分鐘左右，并在必要時(shí)重新調(diào)整。
二極管橋還必須安裝在足夠的散熱器上，以處理大約10W-15W的功耗
使用星形地面布局拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)最低嗡嗡聲
首次上電說(shuō)明：
組裝電路后，確保所有內(nèi)容都已正確焊接并添加所有散熱器。
將 R20 設(shè)置在中間位置的某個(gè)位置。
添加虛擬負(fù)載。只需使用浸沒(méi)在純水中的 1W/4 歐姆電阻即可。
通電。將電壓表設(shè)置為 20mV 標(biāo)度，并測(cè)量其中一個(gè) 220mOhm 電阻器的壓降。調(diào)整R20，直到看到大約5mV的讀數(shù)。這意味著功率晶體管的空閑電流設(shè)定在25mA左右。這會(huì)將放大器設(shè)置為B類(lèi)區(qū)域。如果你想在A(yíng)B類(lèi)區(qū)域（我推薦）進(jìn)一步推動(dòng)它，只需調(diào)整R20，直到你得到25mV的讀數(shù)。這意味著空閑電流設(shè)定在100mA左右。
測(cè)量輸出電壓。使用 R10 調(diào)整偏移，直到使其盡可能接近 0V。
從您最常使用的源注入輸入信號(hào)（最好是正弦波）或東西，保持水冷負(fù)載，并在輸出上使用示波器。調(diào)整前置放大器增益，直到輸出端出現(xiàn)非削波正弦波，并保持放大器以最大功率運(yùn)行一段時(shí)間（15-20分鐘），然后移除輸入信號(hào)。再次測(cè)量輸出電壓失調(diào)，并再次按R10重新調(diào)整。
再次重新啟動(dòng)放大器，看看一切是否正常，如果沒(méi)有回溯您的步驟并再次重新調(diào)整。
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