วงจรขยายเสียงขนาดเล็ก

ในบทความนี้เรากำลังพูดถึงวงจรขยายเสียงขนาดเล็กจำนวนหนึ่งซึ่งสามารถสร้างได้อย่างรวดเร็วเพื่อขยายสัญญาณอินพุตขนาดเล็กมากไปยังเอาต์พุตของลำโพงที่ได้ยิน

1) วงจรขยาย 1 วัตต์

วงจรขยายสัญญาณเสียงขนาดเล็กตัวแรกทำงานร่วมกับสเตจเอาท์พุทแบบ 'เสริม' โดยมี NPN ตัวเดียวและทรานซิสเตอร์กำลัง PNP ตัวเดียวซึ่งจะกำจัดหม้อแปลงเอาท์พุทที่พบโดยทั่วไปในเครื่องขยายเสียงรุ่นเก่า กำลังขับอยู่ที่ประมาณ 1W โดยมีความผิดเพี้ยนน้อยที่สุด สัญญาณอินพุตจะถูกถ่ายโอนผ่านตัวควบคุมระดับเสียง RV1 และถัดจาก C1 ไปยังฐาน Q1

โหลดตัวรวบรวมสำหรับ Q1 ประกอบด้วย R1, R5 พร้อมกับลำโพง แรงดันสะสมของ Q1 อยู่ที่ประมาณ 50% ของแรงดันไฟฟ้าเช่น 4V5 ฐาน Q2 และ Q3 นั้นมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน (ค่อนข้างมาก) เหมือนกับตัวสะสม Q1 เนื่องจากค่า R1 มีค่าน้อยมาก (68R)

ภายในจุดตัดของ Q2 ตัวปล่อย Q3 แรงดันไฟฟ้าอาจเป็นเกือบ 4V5, R3 และ R4 และตัวต้านทานที่มีค่าน้อยมากเพื่อควบคุมกระแสที่ไหลผ่าน Q2 และ Q3 หากสัญญาณอินพุตที่ขยายไม่เกิน 4V5 Q2 จะถูกปิด (เนื่องจากฐานน่าจะอยู่ที่แรงดันไฟฟ้าลดลงเมื่อเทียบกับตัวปล่อย) อย่างไรก็ตาม Q3 อาจส่งสัญญาณต่อไป

ทันทีที่ Q1 ขยายสัญญาณผ่าน 4V5 สถานการณ์จะกลับด้าน Q2 จะเปิดและ Q3 จะปิด

สัญญาณจะผสมกันที่ข้อต่อตัวปล่อยทั่วไปของ Q2 และ Q3 และถ่ายโอนไปยังลำโพงโดยใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้าขนาดใหญ่ C2 ค่าที่น้อยกว่าสำหรับตัวเก็บประจุ C2 อาจทำให้การตอบสนองความถี่ลดลงอย่างอ่อน

ข้อเสนอแนะเชิงลบจัดทำโดย R5 และ R2 ซึ่งรับประกันความเสถียรโดยการลดกำไรให้เหลือเพียงเล็กน้อย R1 ถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ค่าอคติพื้นฐานจำนวนเล็กน้อยสำหรับ Q2 และ Q3 เลย์เอาต์ที่เหนือกว่ามากใช้เทอร์มิสเตอร์หรือไดโอดเพื่อป้องกันสถานการณ์หนีความร้อนที่อาจทำให้คู่ของทรานซิสเตอร์เอาท์พุตเสียหาย

ด้านลบคือข้อต่อ DC ของทรานซิสเตอร์ซึ่งหากทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งเปลี่ยนลักษณะของมันผลกระทบอาจทำลายล้างได้! ด้วยเหตุนี้คู่ทรานซิสเตอร์เอาท์พุตจึงต้องเป็น 'คู่ที่ตรงกัน' อย่างถูกต้อง ตัวแปรอื่น ๆ บางตัวสามารถทดสอบได้เนื่องจากมีการจับคู่อย่างถูกต้องกับ hFE ที่เหมือนกัน

2) เครื่องขยายเสียงขนาดเล็กสำหรับเครื่องช่วยฟัง

เมื่อวงจรขยายเสียงขนาดเล็กราคาถูกและสกปรกเป็นสิ่งที่คุณกำลังมองหาคุณอาจทดสอบอุปกรณ์ตัวเล็ก ๆ นี้ได้ ในบรรดาปัจจัยอื่น ๆ อาจคุ้นเคยกับการเพิ่มเอาต์พุตของหูฟังสำหรับผู้ที่สูญเสียการได้ยิน วงจรเป็นทรานซิสเตอร์คู่ตรงไปตรงมาเครื่องขยายเสียง ทรานซิสเตอร์ตัวที่ 1 Q1 ทำงานเหมือนพรีแอมป์ขนาดกลางพื้นฐานซึ่งรับสัญญาณที่มาจาก C1 ซึ่งทำหน้าที่เหมือน DC blocker

ทรานซิสเตอร์ Q1 ขยายสัญญาณและส่งไปยัง C2 ทรานซิสเตอร์ตัวนั้น} ต่อไปจะป้อนสัญญาณไปที่ Q2 ซึ่งกำหนดค่าไว้เหมือนกับขั้นตอนของเครื่องขยายเสียง ขั้นตอนนี้จะขยายสัญญาณให้มากขึ้นและ C3 จะเปลี่ยนไปทางลำโพง

คุณอาจพบความผิดเพี้ยนเล็กน้อยอย่างไรก็ตามสิ่งนี้สามารถลดลงได้โดยการทดสอบด้วยค่า C5 ที่แตกต่างกันโดยรักษาให้อยู่ในช่วงที่ระบุ ในกรณีที่ทำงานไม่ถูกต้องให้พิจารณาค่าอื่น ๆ อย่างไรก็ตามการคิดว่าการเพิ่มขึ้นของทรานซิสเตอร์อาจแตกต่างกันอย่างไรเป็นไปได้มากว่าจะต้องมีการทดลองเล็กน้อยเพื่อให้ทุกสิ่งทำงานได้อย่างถูกต้อง

3) ปรับปรุงวงจรเครื่องขยายเสียงเครื่องช่วยฟังขนาดเล็ก

4) วงจรขยายเสียงครึ่งวัตต์

วงจรขยายเสียงขนาดเล็กต่อไปที่นำเสนอนี้ค่อนข้างง่าย กำลังขับอยู่ที่ประมาณ 250 mW ซึ่งโดยปกติจะเพียงพอสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่และดีพอ ๆ กับวิทยุทรานซิสเตอร์ทั่วไป ปริมาณการบิดเบือนค่อนข้างสูงอยู่ที่ประมาณ 5%

เครื่องขยายเสียงขนาดเล็กนี้มีความไวปานกลางและสามารถให้เอาต์พุต 100% โดยมีอินพุตประมาณ 50 mV ความต้านทานอินพุตอยู่ที่ประมาณ 50k รวมการควบคุมโทนเสียงพื้นฐาน แม้ว่านี่จะไม่ใช่การควบคุมโทนเสียงแบบแอคทีฟแทนที่จะเป็นแบบพาสซีฟ แต่เอฟเฟกต์ก็เพียงพอแล้ว แขนควบคุมระดับเสียงติดอยู่กับฐาน Q1 โดยใช้ตัวเก็บประจุบล็อก DC

การทำงานของวงจร

Q1 มีการเชื่อมต่อเหมือนกับแอมพลิฟายเออร์อีซีแอลทั่วไปทั่วไปพร้อมกับ R2 ที่จ่ายไบแอสพื้นฐานและ R3 ทำงานเหมือนโหลดตัวรวบรวม ขั้นตอนนี้เชื่อมต่อโดยตรงกับทรานซิสเตอร์ตัวที่สองซึ่งเป็นชนิด PNP การทำเช่นนี้กระแสที่ผ่าน Q1 จะทำให้เกิดอคติสำหรับทรานซิสเตอร์ตัวที่ 2 ด้วยค่าที่ใช้เอาต์พุตของทรานซิสเตอร์ตัวที่สองจะเชื่อมต่อกับขดลวดของลำโพงโดยตรง

สิ่งนี้อาจไม่เป็นความคิดที่ชาญฉลาดเนื่องจากกระแสไฟสแตนด์บายในทรานซิสเตอร์เอาท์พุททำให้ขดลวดมีอคติอยู่ตลอดเวลาบางครั้งเข้าหรือออกจากระดับการทำงานปกติเล็กน้อย อย่างไรก็ตามหากใช้ลำโพงขนาดใหญ่อย่างที่ควรจะเป็นคุณสมบัตินี้แทบจะไม่ส่งผลกระทบใด ๆ และเนื่องจากเราไม่ได้คาดหวังว่าจะได้เอาต์พุต Hi-Fi ที่ยอดเยี่ยมจึงไม่ได้สร้างความแตกต่าง

การควบคุมโทนเสียง

การควบคุมโทนเสียงรวมถึง C2 และ RV2 ที่จะเข้าร่วมในตัวสะสม / ฐานของ Q1 เมื่อ RV2 ถูกตั้งค่าที่ค่าความต้านทานสูงสิ่งนี้แทบจะไม่ส่งผลกระทบใด ๆ แต่เมื่อตั้งไว้ที่ระดับต่ำสุด 100nF จะทำให้เกิดการตอบกลับของความถี่สูงที่มีแนวโน้มที่จะอยู่นอกเฟสส่งผลให้มีการยกเลิกทั้งหมด เพื่อให้วงจรทำงานได้อย่างถูกต้อง R3 ควรได้รับการพิจารณาอย่างพิถีพิถัน

ค่าที่ระบุในบทความนี้คือ 39 โอห์มซึ่งเป็นเพียงช่วงเฉลี่ยและแม้ว่าจะใช้งานได้ดีสำหรับการตั้งค่าเบื้องต้นเพื่อรับประกันว่าวงจรจะทำงานได้ แต่ค่าจะต้องถูกกำหนดโดยการทดลอง ในกรณีที่มีขนาดเล็กมากคุณจะเห็นความผิดเพี้ยนอย่างมากในการกำหนดค่าระดับเสียงที่ใหญ่ขึ้น

เมื่อกระแสไฟสูงเกินไปการระบายกระแสไฟอาจมากเกินไปแม้ว่าคุณภาพของเอาต์พุตเสียงจะดีมากก็ตาม เราสามารถค้นหาสองวิธีในการเลือกมูลค่าออกมา หากไม่มีมัลติมิเตอร์จะต้องกำหนดค่าให้น้อยที่สุดที่เหมาะสมกับคุณภาพที่เหมาะสม

ในกรณีที่สามารถเข้าถึงมัลติมิเตอร์ได้ควรเชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วยแรงดันไฟฟ้าและต้องเลือก R3 เพื่อให้แน่ใจว่ากระแสไฟนิ่งของเครื่องขยายเสียงซึ่งเกิดขึ้นจากการทำงานปัจจุบันในกรณีที่ไม่มีสัญญาณอินพุตอยู่ที่ประมาณ 20 mA

จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องติดตั้ง Q2 บนฮีทซิงค์เนื่องจากอาจมีความร้อนสูงอย่างไม่น่าเชื่อและสามารถเข้าสู่การระบายความร้อนได้หากไม่มีการใช้ฮีทซิงค์ อิมพีแดนซ์ของลำโพงไม่สำคัญจริงๆและในลำโพงต้นแบบที่ต่ำถึง 8 โอห์มและใหญ่ถึง 80 โอห์มเกือบทั้งหมดทำได้ดี อย่างไรก็ตามการปรับเปลี่ยนอิมพีแดนซ์ของลำโพงอาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงค่า R3

5) วงจรเครื่องขยายเสียงขนาดเล็กพื้นฐาน 3 V

ในการลดจำนวนชิ้นส่วนจะใช้การต่อตรงระหว่าง Tr1 กับ Tr2 และระหว่าง Tr2 กับลำโพง Tr1 ทำงานเหมือนกับแอมพลิฟายเออร์คอลเลกเตอร์ทั่วไปที่โหลดผ่านแอมพลิฟายเออร์อิมิตเตอร์ทั่วไป อคติฐาน Tr1 ถูกดึงออกมาจากตัวสะสมของ Tr2 เนื่องจากสิ่งนี้อยู่นอกเฟสด้วยฐานของ Tr1 จึงทำให้มีเสถียรภาพในปริมาณที่มากเกินไป

ส่วนของกระแสสะสมยืนของ Tr1 ในทำนองเดียวกันจะทำงานผ่าน Tr2 ผ่านฐานไปยังตัวปล่อยจึงส่งมอบอคติที่จำเป็น ข้อเสนอแนะเชิงลบจัดทำโดย R5 และ R3 R3 ส่งข้อเสนอแนะผ่านสองขั้นตอนและ R5 ดำเนินการป้อนกลับผ่านเอาต์พุตไปยังอินพุตของ Tr2

ผลของการตอบรับนี้ส่งผลให้เส้นโค้งการตอบสนองแบนราบลงอย่างไม่น่าเชื่อไปจนถึงความถี่ต่ำอย่างน่าตกใจ การตอบสนองความถี่สูงสามารถเพิ่มขึ้นอย่างมากโดยการเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ด้วย 2N2907 การใช้อุปกรณ์นี้อาจทำให้ได้รับเพิ่มขึ้น

วงจรขยายเสียงย่อยขนาดเล็กอาจยอดเยี่ยมสำหรับการเพิ่มเอาต์พุตจากเครื่องรับ FM หรือ AM ของคุณ ในกรณีที่คุณมีวิทยุขนาดกะทัดรัดที่ใช้งานได้เฉพาะกับเอาท์พุตของหูฟังอาจคุ้นเคยกับการเพิ่มระดับเสียงโดยประมาณถึงระดับลำโพง ในการดำเนินการนี้ให้เชื่อมต่อเอาต์พุตจากวิทยุของคุณเข้ากับอินพุตของเครื่องขยายเสียง

ลำโพงที่ใช้กับแอมพลิฟายเออร์นี้จะต้องมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ถ้าเป็นไปได้ที่จะเป็นแบบ 12 นิ้วภายในตัวเครื่อง การติดตั้งลำโพงที่มีขนาดเล็กมากอาจทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลงเล็กน้อยเนื่องจากอาจมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดอย่างเพียงพอแม้ว่าจะไม่มีสัญญาณอินพุตก็ตาม

กระแสไฟฟ้าที่ใช้ผ่านแบตเตอรี่จะค่อนข้างสูงประมาณ 150 มิลลิแอมป์ ซึ่งหมายความว่าจะต้องมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

6) วงจรขยายสัญญาณขนาดเล็กอีกตัวที่ทำงานร่วมกับ 3 V

เครื่องขยายเสียงขนาดเล็กนี้สามารถทำงานได้โดยไม่มีปัญหาหรือข้อผิดพลาดใด ๆ ผ่านแรงดันไฟฟ้าระหว่าง 3 V ถึง 20 V โดยใช้ความต้านทานต้นทางเป็น:

แรงดันไฟฟ้า / 2 mA (k โอห์ม)

กำลังขับที่แอมพลิฟายเออร์สามารถส่งมอบนั้นเป็นไปตามธรรมชาติกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานของลำโพงดังที่เห็นได้จากตารางที่แนบมา

การใช้กระแสไฟนิ่งของเครื่องขยายเสียงอยู่ระหว่าง 1 mA และ 1.5 mA ขนาดที่แม่นยำขึ้นอยู่กับความหลากหลายของทรานซิสเตอร์ที่ใช้

หากกระแสไฟฟ้าที่หยุดนิ่งลดลงเกินขีด จำกัด นี้อาจเป็นสิ่งจำเป็นที่จะต้องปรับแต่งค่าของ R9 ดังที่เห็นได้ชัดในตารางแอมพลิฟายเออร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยลำโพงอิมพีแดนซ์สูง

เนื่องจากไม่สามารถใช้ลำโพงที่มีอิมพีแดนซ์ขนาดใหญ่ถึง 200 โอห์มได้อย่างง่ายดายทางเลือกคือลองใช้ลำโพงที่มีอิมพีแดนซ์น้อยกว่าซึ่งมีหม้อแปลงเสริม

ตัวอย่างเช่นลำโพง 8 โอห์มอาจใช้กับหม้อแปลงโดยใช้อัตราส่วนประมาณ 5: 1

แม้ว่ากำลังขับของเครื่องขยายเสียงจะไม่สูงมาก แต่ก็เพียงพอแล้วเมื่อรวมกับลำโพงที่มีประสิทธิภาพปานกลางภายในพื้นที่เงียบ แรงดันไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียงอยู่ที่ประมาณ 50 และแบนด์วิดท์ 3 dB อยู่ที่ประมาณ 300 Hz ถึง 6 kHz

การออกแบบ PCB

เครื่องขยายเสียงแบบแยก 1.5 วัตต์

วงจรแอมพลิฟายเออร์ขนาดเล็กนี้สามารถรองรับผู้ทดลองเสียงได้อย่างสะดวก

อาจคุ้นเคยกับการขยายและสร้างเสียงกระตุ้นผ่านออสซิลเลเตอร์ที่ทำงานภายในช่วงอะคูสติกเพื่อติดตามสัญญาณผ่านเครื่องขยายเสียงอื่นที่อาจมีข้อบกพร่องเพื่อขยายสัญญาณอื่น ๆ ให้อยู่ในระดับพลังงานที่ยอมรับได้สำหรับการวัดหรือรีเลย์เป็นต้น เป็นต้น

ในยุคปัจจุบันเราสามารถพบแอมพลิฟายเออร์วงจรรวมจำนวนมากที่ให้เอาต์พุต 1 ถึง 3 วัตต์แม้ว่าส่วนใหญ่จะต้องการรูปแบบวงจรที่ระมัดระวังเพื่อให้คุณสามารถหลีกเลี่ยงความไม่เสถียรได้ (แอมพลิฟายเออร์ที่ไม่เสถียรอาจสั่นสะเทือนและถูกทำลายได้) .

นอกจากนี้แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์แบบไม่ต่อเนื่องยังให้ข้อมูลมากกว่าเนื่องจากสามารถประเมินแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้รับรู้การทำงานมากขึ้น

ดังนั้นแอมพลิฟายเออร์ขนาดเล็กในปัจจุบันจึงได้รับการพัฒนาโดยใช้ทรานซิสเตอร์แบบแยกซึ่งนอกจากจะมีความเสถียรมากกว่าการออกแบบที่ใช้ IC แล้วจึงเหมาะอย่างยิ่งกับความต้องการของผู้ใช้

ทรานซิสเตอร์ Q2, Q4 และ Q5 ถูกประสานเข้ากับอะลูมิเนียมขนาดเล็กที่ทำหน้าที่เป็นฮีทซิงค์

วงจรทำงานอย่างไร

วงจรนี้ค่อนข้างปกติของเครื่องขยายเสียงจำนวนมาก ทรานซิสเตอร์แอมพลิฟายเออร์แรงดันไฟฟ้าหลัก Q3 รันการจับคู่รอง (NPN บวก PNP) Q4 และ Q5 ซึ่งเป็นบัฟเฟอร์ที่ให้กระแสไฟฟ้าสูง แต่ต่ำกว่าเกนแรงดันไฟฟ้าเอกภาพ

ด้วยเหตุผลที่ฐานของ Q4 และ Q5 มีแนวโน้มที่จะเป็นทางแยกของตัวปล่อยฐานสองจุดที่เหมาะสมกัน Q3 จึงถูกใช้เพื่อกำหนดแรงดันไบแอสสำหรับ BJT เหล่านี้

ทรานซิสเตอร์ Q1 ทำงานเหมือนแอมพลิฟายเออร์ข้อผิดพลาดที่วิเคราะห์แรงดันไฟฟ้าขาเข้าและการแปรผันของแรงดันไฟฟ้าขาออก

เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแทบจะจ่ายแรงดันควบคุมไปที่ Q3 เพื่อให้ข้อผิดพลาดได้รับการแก้ไข

แรงดันไฟฟ้าขาออกจะถูกแบ่งออกตามอัตราส่วนของ (R6 + R5) / R5 ดังนั้นกำไรที่ได้จะเป็น 28 แม้ว่าอัตราขยายที่เหมาะสมจะค่อนข้างน้อยกว่าก็ตาม

จุดไบแอส dc ของแอมพลิฟายเออร์ถูกกำหนดเพิ่มเติมโดย Q2 ซึ่งไม่มีการเปลี่ยนแปลงโดย R5 และจะถูกแยกผ่าน C3

เพื่อให้กระแสคงที่โดยประมาณใน Q3 ตัวเก็บประจุ C6 จะถูกวางตำแหน่งเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าข้าม R8 (ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าไหลผ่าน) คงที่ คาปาซิเตอร์ C4 และ C5 คุ้นเคยกับการชดเชยความถี่