какие транзисторы можно использовать для усилителя звука
Подборка плат классических транзисторных усилителей для сборки своего усилителя мощности
Хочется самому собрать усилитель мощности для домашней акустики с достойным звуком, но не знаете на каком варианте остановится? Нужно попробовать классический транзисторный усилитель класса AB. Это достаточная мощность для любой акустики, динамичный звук и низкие искажения.
У классических транзисторных усилителей класса AB, по сравнению с классом А большая мощность, меньшая итоговая стоимость и приемлемые радиаторы и блоки питания. По сравнение с современным классом D, AB имеет преимущество по цене и простоте сборки и настройки.
Но в любом случае до готового усилителя, помимо плат необходимы:
Рассмотрим известные варианты плат усилителей класса AB на площадке AliExpress.
Открывает подборку вариант от ZeroZone с небольшой мощностью 30 Вт — X-One. Выпрямитель и конденсаторы по питанию 10000 мкФ уже установлены на плате, а так же есть защита выхода на акустику на реле и микросхеме UPC1237. Мне нравятся такие комбинированные решения, удобно в монтаже все на борту и нет длинных проводов.
Силовые транзисторы используются Hitachi J2SJ555 2SK2586.
Размеры платы 119х76,5 мм, необходим трансформатор с вторичной обмоткой 22-0-22 В.
В этом лоте есть выбор:
NAP140
Клон Naim NAP140 интересной английской модели усилителя 90-х годов от бренда AIYIMA. В этом лоте именно набор для самостоятельной сборки: печатные платы на два канала и детали. Сборка не сложная. Нужно не забыть выставить необходимый ток покоя транзисторов для своего питания.
Мощность 80 Вт на 8 Ом. Питание двухполярное до 40 В постоянного тока (трансформатор 28-0-28 В).
Размеры платы 123х93 мм. Используются мощные транзисторы SANKEN 2SC2922.
Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах
Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука.
Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10. 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.
Простой усилитель на одном транзисторе
Простейший УНЧ, выполненный по схеме с общим эмиттером, показан на рис. 1. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль. Допустимое напряжение питания для этого усилителя 3. 12 В.
Величину резистора смещения R1 (десятки кОм) желательно определить экспериментально, поскольку его оптимальная величина зависит от напряжения питания усилителя, сопротивления телефонного капсюля, коэффициента передачи конкретного экземпляра транзистора.
Рис. 1. Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конденсатор и резистор.
Для выбора начального значения резистора R1 следует учесть, что его величина примерно в сто и более раз должна превышать сопротивление, включенное в цепь нагрузки. Для подбора резистора смещения рекомендуется последовательно включить постоянный резистор сопротивлением 20. 30 кОм и переменный сопротивлением 100. 1000 кОм, после чего, подав на вход усилителя звуковой сигнал небольшой амплитуды, например, от магнитофона или плеера, вращением ручки переменного резистора добиться наилучшего качества сигнала при наибольшей его громкости.
Улучшениые варианты однотранзисторного усилителя
Усложненные и улучшенные по сравнению со схемой на рис. 1 схемы усилителей приведены на рис. 2 и 3. В схеме на рис. 2 каскад усиления дополнительно содержит цепочку частотнозависимой отрицательной обратной связи (резистор R2 и конденсатор С2), улучшающей качество сигнала.
Рис. 2. Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи.
Рис. 3. Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора.
Рис. 4. Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора.
В схеме на рис. 3 смещение на базу транзистора задано более «жестко» с помощью делителя, что улучшает качество работы усилителя при изменении условий его эксплуатации. «Автоматическая» установка смещения на базе усилительного транзистора применена в схеме на рис. 4.
Двухкаскадный усилитель на транзисторах
Соединив последовательно два простейших каскада усиления (рис. 1), можно получить двухкаскадный УНЧ (рис. 5). Усиление такого усилителя равно произведению коэффициентов усиления отдельно взятых каскадов. Однако получить большое устойчивое усиление при последующем наращивании числа каскадов нелегко: усилитель скорее всего самовозбудится.
Рис. 5. Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ.
Новые разработки усилителей НЧ, схемы которых часто приводят на страницах журналов последних лет, преследуют цель достижения минимального коэффициента нелинейных искажений, повышения выходной мощности, расширения полосы усиливаемых частот и т.д.
В то же время, при наладке различных устройств и проведении экспериментов зачастую необходим несложный УНЧ, собрать который можно за несколько минут. Такой усилитель должен содержать минимальное число дефицитных элементов и работать в широком интервале изменения напряжения питания и сопротивления нагрузки.
Схема УНЧ на полевом и кремниевом транзисторах
Схема НЧ с непосредственной связью между каскадами приведена на рис. 6 [Рл 3/00-14]. Входное сопротивление усилителя определяется номиналом потенциометра R1 и может изменяться от сотен Ом до десятков МОм. На выход усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением от 2. 4 до 64 Ом и выше.
При высокоомной нагрузке в качестве VT2 можно использовать транзистор КТ315. Усилитель работоспособен в диапазоне питающих напряжений от 3 до 15 В, хотя приемлемая работоспособность его сохраняется и при снижении напряжения питания вплоть до 0,6 В.
Емкость конденсатора С1 может быть выбрана в пределах от 1 до 100 мкФ. В последнем случае (С1 =100 мкФ) УНЧ может работать в полосе частот от 50 Гц до 200 кГц и выше.
Рис. 6. Схема простого усилителя низкой частоты на двух транзисторах.
Амплитуда входного сигнала УНЧ не должна превышать 0,5. 0,7 В. Выходная мощность усилителя может изменяться от десятков мВт до единиц Вт в зависимости от сопротивления нагрузки и величины питающего напряжения.
Настройка усилителя заключается в подборе резисторов R2 и R3. С их помощью устанавливают напряжение на стоке транзистора VT1, равное 50. 60% от напряжения источника питания. Транзистор VT2 должен быть установлен на теплоотводя-щей пластине (радиаторе).
Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью
На рис. 7 показана схема другого внешне простого УНЧ с непосредственными связями между каскадами. Такого рода связь улучшает частотные характеристики усилителя в области нижних частот, схема в целом упрощается.
Рис. 7. Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами.
В то же время настройка усилителя осложняется тем, что каждое сопротивление усилителя приходится подбирать в индивидуальном порядке. Ориентировочно соотношение резисторов R2 и R3, R3 и R4, R4 и R BF должно быть в пределах (30. 50) к 1. Резистор R1 должен быть 0,1. 2 кОм. Расчет усилителя, приведенного на рис. 7, можно найти в литературе, например, [Р 9/70-60].
Схемы каскадных УНЧ на биполярных транзисторах
На рис. 8 и 9 показаны схемы каскодных УНЧ на биполярных транзисторах. Такие усилители имеют довольно высокий коэффициент усиления Ку. Усилитель на рис. 8 имеет Ку=5 в полосе частот от 30 Гц до 120 кГц [МК 2/86-15]. УНЧ по схеме на рис. 9 при коэффициенте гармоник менее 1% имеет коэффициент усиления 100 [РЛ 3/99-10].
Рис. 8. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 5.
Рис. 9. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 100.
Экономичный УНЧ на трех транзисторах
Для портативной радиоэлектронной аппаратуры важным параметром является экономичность УНЧ. Схема такого УНЧ представлена на рис. 10 [РЛ 3/00-14]. Здесь использовано каскадное включение полевого транзистора VT1 и биполярного транзистора VT3, причем транзистор VT2 включен таким образом, что стабилизирует рабочую точку VT1 и VT3.
При увеличении входного напряжения этот транзистор шунтирует переход эмиттер — база VT3 и уменьшает значение тока, протекающего через транзисторы VT1 и VT3.
Рис. 10. Схема простого экономичного усилителя НЧ на трех транзисторах.
Как и в приведенной выше схеме (см. рис. 6), входное сопротивление этого УНЧ можно задавать в пределах от десятков Ом до десятков МОм. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль, например, ТК-67 или ТМ-2В. Телефонный капсюль, подключаемый при помощи штекера, может одновременно служить выключателем питания схемы.
Напряжение питания УНЧ составляет от 1,5 до 15 В, хотя работоспособность устройства сохраняется и при снижении питающего напряжения до 0,6 В. В диапазоне напряжения питания 2. 15 В потребляемый усилителем ток описывается выражением:
1(мкА) = 52 + 13*(Uпит)*(Uпит),
Если отключить транзистор VT2, потребляемый устройством ток увеличивается на порядок.
Двухкаскадные УНЧ с непосредственной связью между каскадами
Рис. 11. Простой двухкаскадный УНЧ для микрофона (низкий уровень шумов, высокий КУ).
Рис. 12. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315.
Микрофонный усилитель (рис. 11) характеризуется низким уровнем собственных шумов и высоким коэффициентом усиления [МК 5/83-XIV]. В качестве микрофона ВМ1 использован микрофон электродинамического типа.
Рис. 14. Двухкаскадный УНЧ с полевым транзистором.
Усилитель (рис. 14), имеющий высокое входное сопротивление (порядка 1 МОм), выполнен на полевом транзисторе VT1 (истоковый повторитель) и биполярном — VT2 (с общим).
Каскадный усилитель низкой частоты на полевых транзисторах, также имеющий высокое входное сопротивление, показан на рис. 15.
Рис. 15. схема простого двухкаскадного УНЧ на двух полевых транзисторах.
Схемы УНЧ для работы с низкоОмной нагрузкой
Типовые УНЧ, предназначенные для работы на низкоомную нагрузку и имеющие выходную мощность десятки мВт и выше, изображены на рис. 16, 17.
Рис. 16. Простой УНЧ для работы с включением нагрузки с низким сопротивлением.
Электродинамическая головка ВА1 может быть подключена к выходу усилителя, как показано на рис. 16, либо в диагональ моста (рис. 17). Если источник питания выполнен из двух последовательно соединенных батарей (аккумуляторов), правый по схеме вывод головки ВА1 может быть подключен к их средней точки напрямую, без конденсаторов СЗ, С4.
Рис. 17. Схема усилителя низкой частоты с включением низкоомной нагрузки в диагональ моста.
Если вам нужна то такой усилитель можно собрать даже на одной лампе, смотрите у нас на сайте по электронике в соответствующем разделе.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.
Исправления в публикации: на рис. 16 и 17 вместо диода Д9 установлена цепочка из диодов.
И снова УМЗЧ JLH. Тест отечественных транзисторов в выходном каскаде.
Продолжение экспериментов с усилителем JLH.
Тест отечественных транзисторов, которые есть почти у каждого радиолюбителя.
В этом обзоре ещё больше занудства.
Часть 1. УМЗЧ JLH 1969. Транзисторы 2SC5200 vs 2N3055 в выходном каскаде. 
Транзисторы, которые были установлены на первом этапе экспериментов:
VT1 — 2N5401
VT2 — TIP41C
VT3, VT4 — 2SС5200 (2N3055)
По причине того, что приходится сидеть дома и есть какое-то количество свободного времени, из закромов были извлечены запасы отечественных транзисторов: 
— пара кт864 (отбраковка с низким h21э )
— кт819
— кт808 (из усилителя Орбита-002, когда был выкинут аналог Квад-405; без особых причин, просто так захотелось)
— кт838 (высоковольтные; интересно попробовать, а вдруг… )
— кт829 (составные, т.е. мимо)
— кт805
— кт8101 (в далёком приближении аналог 2sc5200)
Сначала была запаяна пара КТ819ВМ (из одной партии 1984 года выпуска).
Сразу же была получена генерация на выходе.
Целый день (20.11.2020) был потрачен, чтобы победить эту генерацию: всё безрезультатно.
Примечание: в попытках убрать генерация транзистор VT1 был заменён на КТ502В. 
На следующее утро, освободившись из объятий музы, снова добрался до паяльника.
Включил JLH от 12 В аккумулятора (обычный аккумулятор 7 А*ч от компьютерного бесперебойника.)
И произошло чудо: генерация исчезла!
Далее мне представлялось два пути продолжения замеров:
— от аккумулятора 12 В
— от классического БП (трансформатор, мост, кучка электролитов)
Пока аккумулятор заряжался (на момент волшебного облегчения включения он был почти разряжен), час времени был потрачен на поиск подходящего трансформатора. Им оказался ТН36 на 30 Вт.
Поигрался с соединением обмоток: удалось получить около 11,6 В при токе 1,5 А.
Конденсатор после моста 10000 мкФ. Оказалось мало: пульсации по питанию были неприемлемы.
Начал перебирать в уме, какие БП водятся в доме:
— зверинец разных 12 В 2 А
— сетевой БП от ноутбука asus 19 В 3,15 А (штеккер оказался стандартным ф5,5 мм )
В порядке эксперимента (чисто на авось) подключил БП от ноутбука к УМЗЧ JLH: на выходе нет никакой генерации, всё чисто.
Поэтому продолжил выполнение замеров именно с ним.
Для проведения замеров усилителя был установлен режим 2 А (напряжение питания 19 В ).
Нагрузка 4 Ом. Синусоида 1 кГц на входе УМЗЧ.
1. Транзисторы КТ819ВM.
Выходное напряжение
4 В (4 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=0,75 %
2 В (1 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=0,37 %
Фото с места проведения замеров: 
На двух радиаторах закреплены кт819 и кт864. Подключена, естественно, только одна пара.
Далее всё рутинно: проводники перепаиваются на следующую пару транзисторов, подстраивается ток на 2 А и 1/2 питающего напряжения (т.е. 9,5 В ) в точке соединения эмиттер VT3 — коллектор VT4 выходных транзисторов.
Обнаружилось, что подстроечный резистор R2 (подстройка 1/2 питающего напряжения) находится почти в крайнем положении (на максимальном значении 100 кОм).
Поэтому резистор R1 был заменён на 100 кОм.
2. Транзисторы КТ864А имели коэффициент передачи по току около 40, поэтому не получилось установить ток 2 А (только 1,2 А). Поэтому замеры с данной парой не проводились (по всей видимости это отбраковка).
3. Транзисторы КТ808АМ.
Выходное напряжение
4 В (4 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=0,31 %
2 В (1 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=0,12 %
4. Транзисторы КТ838А.
Ситуация с ними была аналогична, как с КТ864А. Но поскольку очень хотелось увидеть хоть какие-то цифры,
был установлен ток 1,2 А.
Выходное напряжение
2 В (1 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=2,61 %
1 В (0,25 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=1,27 %
5. Транзисторы КТ805Б.
Выходное напряжение
4 В (4 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=0,46 %
2 В (1 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=0,11 %
Фото с места событий: 
6. Транзисторы КТ8101А.
Выходное напряжение
4 В (4 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=0,25 %
2 В (1 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=0,11 %
С последней парой (КТ8101А) были выполнены последующие замеры.
7. Выбор блока питания для УМЗЧ JLH.
По этому вопросу сказано достаточно. Тут я частично позаимствую результаты, чтобы сэкономить своё время. ))
7.1 Питание от классического БП (трансформатор, мост, конденсаторы 30000 мкФ). 
«… В идеале нужно добавить конденсаторы после диодного моста или же поставить стабилизатор, чтобы уменьшить шум.» ©
Словом, 30000 мкФ на канал — этого мало.
Стабилизатор — палка о двух концах: неизвестно, каким боком применение стабилизатора повлияет на субъективное качество (восприятие) звука. Да и в поиске оптимального стабилизатора можно заблудиться надолго. «Не наш метод.» ©
7.2 Импульсный блок питания. 
«Практически идеальное питание.» ©
7.3 Питание от аккумуляторной батареи. 
«Это идеальное питание для аудиофилов.» ©
8. Аккумулятор vs импульсный БП.
В программе SpectraLab есть инструмент «Total Power». Это что-то типа широкополосного суммирующего измерителя RMS.
Шумовая полка УМЗЧ JLH (вход закорочен, питание 19 В от импульсного ноутбучного БП): 
Total Power = минус 78,97 дБ
Далее перестройка режима на 12 В, ток 1,25 А.
Шумовая полка УМЗЧ JLH (вход закорочен, питание 12 В от импульсного сетевого БП): 
Total Power = минус 78,7 дБ (среднее значение)
Шумовая полка УМЗЧ JLH (вход закорочен, питание 12 В от аккумулятора): 
Total Power = минус 79,2 дБ (среднее значение)
Групповое фото по окончанию экспериментов 21.11.2020г.: 
Тут плата усилителя и транзисторы, участвующие в «забеге».
9. И снова 2SC5200. (22 ноября 2020)
Вход УМЗЧ закорочен, питание от ноутбучного БП 19 В, ток 2 А, нагрузка 4 Ом.
Осциллограмма по выходу, чтобы убедеться в отсутствии генерации: 
Шумовая полка: 
Выходное напряжение
4 В (4 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=0,14 %
2 В (1 Вт на нагрузке): 
Коэффициент гармоник Кг=0,05 %
Пруф: 
Усилители низкой частоты классов: А, B, AB, D, G, H
Здравствуй, Хабр!
В данной статье мы рассмотрим звуковые усилители классов: А, B, AB, D, G, H
Сначала рассмотрим классы по положению рабочей точки. Каждый транзистор имеет выходную характеристику, которую можно найти в DataSheet.
Пример характеристики на рисунке ниже.
Выходная характеристика транзистора.
Именно с помощью данной характеристики мы сможем выбрать класс усилителя по положению точки покоя.
Выходная характеристика показывает какой ток нам нужно задать базе транзистора, для того чтобы получить определённый класс усилителя, также мы узнаем Iк.
Класс А
Класс А — это такой режим работы усилительного элемента, при котором входные значения, проходя через усилительный элемент не прерывается. То есть точно повторяет входной сигнал.
Усилительный элемент приоткрыт всегда и точно повторяет отрицательную и положительную волну.
Класс B
Элемент, работающий в данном классе способен усиливать только одну полуволну, положительную либо отрицательную.
Такой класс используют в двухтактных усилителях, где положительную полуволну усиливает один транзистор, а отрицательную другой.
Двухтактный усилительный каскад класса В. Но на выходе усилителя работающего в данном классе мы имеем искажение. Данное искажение называется «Ступенькой».
Для устранения данного искажения нужно перейти к классу АВ. На рисунке ниже показаны два класса усилителя В и АВ и их выходные сигналы относительно входным.
Класс D
Принцип действия данного класа. В данном режиме работы, транзистор либо открыт либо полностью заперт. Это достигается с помошью модулятора ШИМ сигнала. Именно это дает такому каскаду кпд свыше 90% (практически на любых мощностях).
Минусом данного каскада являются искажения. Они вознакают из-за способа модуляции так-как существует «мертвый» период который необходим для предотвращения сквозных утечек.
Также сильными источниками искажений являются L и C элементы в фильтре (НЧ).
Усилители класса G и H
Сначала поговорим о питании усилителей. Для получения большой мощности, необходимо иметь большое напряжение питания.
Но сигнал входной и соответственно выходной не всегда обладают большой амплитудой и на маленькой мощности большое напряжение питания не является необходимым, более того КПД данного усилителя на маленькой мощности падает.
Отсюда и вытекают классы усилителей G и H.
Отличие данных усилителей заключается в питании, напряжение которого меняется при необходимости, а в зависимости какой класс G или H оно меняется либо ступенчато, либо плавно.
В усилителе класса H напряжение питания меняется плавно то есть транзисторы находятся в усилительном режиме, а в классе G оно меняется ступенчато, транзисторы в данном классе находятся в ключевом режиме (полностью открыты или полностью заперты).
Усилитель класса H
Усилитель класса G
Вывод: Усилители для комфортного прослушивания звукового тракта в домашних условиях должны работать в классе А, АB или D.