Amplificatori per cuffie. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori di potenza a transistor

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Un amplificatore per cuffie con un'impedenza di circa 100 ohm può essere realizzato su due soli chip logici CMOS con un minimo di parti aggiuntive. La qualità del suono ottenuta con tali amplificatori, l'autore valuta piuttosto alta.

Gli amplificatori per cuffie (di seguito UGT) ricevono poca attenzione nelle pagine della letteratura radioamatoriale. Collegarli è considerato un compito banale. Negli amplificatori di potenza a frequenza audio, sono solitamente collegati alle uscite anziché al sistema di altoparlanti (CA) tramite uno speciale divisore o resistenza di spegnimento. In questo caso, il segnale attraversa l'intero percorso di amplificazione, che non è affatto ottimale per amplificare la potenza fino a centinaia di milliwatt. I lettori CD oi registratori a cassette in genere utilizzano chip a basso costo coperti dall'OOS generale. Questo è comune e udibile rispetto agli amplificatori discreti di alta qualità.

UGT può avere un percorso molto "più breve", costituito da un solo stadio di amplificazione; in questo caso, la cuffia è collegata direttamente alla sua uscita senza un resistore di spegnimento, che ne migliora lo smorzamento.

Sulla fig. 1 è mostrato il circuito UGT, in cui vengono utilizzati elementi logici 2I-NOT e 2OR-NOT di chip CMOS (DD1 e DD2) collegati in parallelo. Ci sono quattro transistor CMOS nell'elemento 2I-NOT, due dei quali sono collegati in parallelo (nel braccio superiore) e gli altri due sono collegati in serie (nel braccio inferiore).

(clicca per ingrandire)

Nell'elemento 2OR-NOT, le connessioni dei transistor nei bracci sono fatte al contrario (Fig. 2). Se si collegano in parallelo gli elementi 2OR-NOT e 2I-NOT, coprendoli con un circuito di retroazione, si ottiene uno stadio di amplificazione push-pull simmetrico. Nel suo braccio inferiore, saranno collegati in parallelo due transistor con un canale di tipo n e due con un canale di tipo p nel suo braccio superiore (in questo caso, la corrente attraverso il braccio, dove i transistor sono collegati in serie, è molto piccolo). Nell'UGT descritto, in ciascun canale di amplificazione vengono utilizzati due elementi 2I-NOT e due elementi 2OR-NOT, di conseguenza, abbiamo quattro transistor collegati in parallelo in ciascun braccio, che garantisce una capacità di carico accettabile del dispositivo.

Il circuito dell'amplificatore è semplice. Funziona stabilmente, senza eccitazione e, con una corretta installazione, praticamente non ha bisogno di essere regolato. Il guadagno del dispositivo è impostato dal rapporto tra le resistenze dei resistori R2 e R3 (in questo caso è uguale a 3). L'impedenza di ingresso di questo amplificatore è quasi uguale alla resistenza del resistore R2, e questo dovrebbe essere preso in considerazione in relazione all'impedenza di uscita della sorgente del segnale. I condensatori di accoppiamento C1 e C2 separano gli ingressi degli stadi dell'amplificatore dei canali sinistro e destro in termini di componente CC, mentre i condensatori C3 e C4 separano le uscite dalle cuffie.

I condensatori di accoppiamento limitano la larghezza di banda dal basso e introducono anche le proprie distorsioni non lineari dovute ai processi di assorbimento nel dielettrico. Utilizzando un'alimentazione bipolare di microcircuiti, è possibile escludere tutti i condensatori di isolamento (C1-C4 in Fig. 1). Il raddrizzatore di alimentazione per questa opzione di alimentazione può essere assemblato secondo lo schema mostrato in Fig. 3.

Questi amplificatori richiedono un'alimentazione stabilizzata perché sono relativamente sensibili al ripple. Per i microcircuiti CMOS serie 4000V, la tensione di alimentazione non è superiore a 18 V; per la serie K561 è limitato a 15 V. Si tenga presente che ad una maggiore tensione di alimentazione dei microcircuiti corrisponde un valore maggiore di corrente passante (corrente di riposo in modalità lineare). Con questa caratteristica in mente, vengono scelti gli stabilizzatori integrali. Il trasformatore di potenza deve fornire una tensione raddrizzata di qualche volt in più rispetto all'uscita dello stabilizzatore DA1 con una corrente di almeno 0,3 A.

Per entrambe le versioni dell'UGT, il circuito stampato non è stato sviluppato; sono stati assemblati su una breadboard. I microcircuiti 4011 e 4001 possono essere sostituiti da quelli russi: K561LA7 e K561LE5 o K176LA7 e K176LE5, rispettivamente, date le peculiarità del loro alimentatore. Entrambi i microcircuiti "complementari" sono montati in due strati (da caso a caso), saldando insieme le conclusioni corrispondenti. Altre parti sono montate sul retro della scheda e la scheda stessa è installata nella custodia in modo che i microcircuiti siano premuti saldamente contro una delle pareti (è utile utilizzare pasta termoconduttrice durante l'installazione), che fornisce ulteriore rimozione del calore. È meglio fissare il chip del regolatore di tensione su un dissipatore di calore con un'area di almeno 20 cm2.

Quando accendi l'amplificatore per la prima volta, devi controllare il consumo di corrente; a una tensione di 15 V, non deve superare i 100 mA. Quindi è necessario assicurarsi che la tensione costante in uscita sia pari alla metà della tensione di alimentazione (nell'UGT, secondo il circuito di Fig. 3, è vicina allo zero rispetto al filo comune).

Entrambi gli UGT forniscono una potenza di uscita di circa 150 mW su un carico di 120 ohm. Con questo valore di potenza all'uscita UGT, il livello di distorsione armonica di un segnale sinusoidale con una frequenza di 1 kHz è relativamente alto - circa 0,45% (armoniche di basso ordine). Tuttavia, quanti benefici di questi semplici amplificatori rispetto agli UGT nei lettori CD e nei registratori a nastro, chiunque abbia ripetuto un tale amplificatore sarà in grado di apprezzarlo. Secondo l'autore, la differenza è significativa.

Prima di utilizzare l'UGT, assemblato secondo lo schema di Fig. 3, è necessario assicurarsi che non vi sia una componente di tensione costante alle uscite della sorgente del segnale, altrimenti sarà necessario introdurre condensatori di isolamento all'ingresso dell'amplificatore.

Il collegamento di cuffie a bassa resistenza (inferiore a 80 Ohm) all'amplificatore descritto è possibile tramite resistori limitatori di corrente con una resistenza di 100 Ohm.

Se la corrente di riposo di un tale amplificatore supera il valore indicato dall'autore, per ridurlo è necessario ridurre la tensione di alimentazione dei microcircuiti.

Autore: M. Sapozhnikov, Ganei Aviv, Israele

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