Kopfhörerverstärker. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker

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Ein Kopfhörerverstärker mit einem Widerstand von etwa 100 Ohm kann mit nur zwei logischen CMOS-Chips und einem Minimum an zusätzlichen Teilen hergestellt werden. Die mit solchen Verstärkern erreichte Klangqualität schätzt der Autor als recht hoch ein.

Kopfhörerverstärker (im Folgenden UGTs genannt) finden in der Amateurfunkliteratur kaum Beachtung. Sie zu verbinden gilt als triviale Aufgabe. Bei Audio-Leistungsverstärkern werden sie normalerweise über einen speziellen Teiler oder Dämpfungswiderstand mit den Ausgängen anstelle des Lautsprechersystems (AS) verbunden. In diesem Fall durchläuft das Signal den gesamten Verstärkungspfad, was für die Verstärkung von Leistungen bis zu Hunderten von Milliwatt keineswegs optimal ist. CD-Player oder Kassettendecks verwenden in der Regel kostengünstige Chips, die durch ein gemeinsames OOS abgedeckt sind. Dies ist im Vergleich zu hochwertigen diskreten Verstärkern häufig und hörbar wahrnehmbar.

Der UGT verfügt möglicherweise über einen viel „kürzeren“ Pfad, der nur aus einer Verstärkungsstufe besteht; In diesem Fall wird der Kopfhörer ohne Dämpfungswiderstand direkt an seinen Ausgang angeschlossen, was seine Dämpfung verbessert.

In Abb. Abbildung 1 zeigt ein Diagramm eines UGT, das 2AND-NOT- und 2OR-NOT-Logikelemente von CMOS-Mikroschaltungen (DD1 und DD2) verwendet, die parallel geschaltet sind. Das 2I-NOT-Element verfügt über vier CMOS-Transistoren, von denen zwei parallel (im oberen Arm) und die anderen beiden in Reihe (im unteren Arm) geschaltet sind.

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Beim 2OR-NOT-Element sind die Transistorverbindungen in den Zweigen umgekehrt ausgeführt (Abb. 2). Wenn Sie 2OR-NOT- und 2I-NOT-Elemente parallel schalten und sie mit einem Rückkopplungskreis abdecken, erhalten Sie eine symmetrische Gegentaktverstärkerstufe. Im unteren Zweig werden zwei Transistoren mit einem n-Kanal parallel geschaltet, im oberen Zweig zwei mit einem p-Kanal (in diesem Fall der Strom durch den Zweig, in dem die Transistoren in Reihe geschaltet sind). , ist sehr unbedeutend). Im beschriebenen UGT werden in jedem Verstärkungskanal zwei 2I-NOT- und zwei 2OR-NOT-Elemente verwendet, wodurch wir in jedem Arm vier parallel geschaltete Transistoren haben, was eine akzeptable Belastbarkeit des Geräts gewährleistet.

Die Verstärkerschaltung gestaltet sich einfach. Es arbeitet stabil, ohne Erregung und erfordert bei korrekter Installation praktisch keine Justierung. Die Verstärkung des Geräts wird durch das Verhältnis der Widerstände der Widerstände R2 und R3 eingestellt (in diesem Fall beträgt sie 3). Die Eingangsimpedanz dieses Verstärkers entspricht nahezu dem Widerstandswert des Widerstands R2 und muss im Verhältnis zur Ausgangsimpedanz der Signalquelle berücksichtigt werden. Die Trennkondensatoren C1 und C2 trennen die Eingänge der Verstärkerstufen des linken und rechten Kanals um eine konstante Komponente, und die Kondensatoren C3 und C4 trennen die Ausgänge vom Kopfhörer.

Koppelkondensatoren begrenzen den Durchlassbereich nach unten und führen durch Absorptionsprozesse im Dielektrikum auch eigene nichtlineare Verzerrungen ein. Durch die bipolare Stromversorgung von Mikroschaltungen ist es möglich, alle Koppelkondensatoren (C1-C4 in Abb. 1) zu eliminieren. Ein Netzstromversorgungsgleichrichter für diese Stromversorgungsoption kann gemäß dem in Abb. gezeigten Diagramm zusammengebaut werden. 3.

Diese Verstärker müssen eine stabilisierte Stromversorgung verwenden, da ihre Empfindlichkeit gegenüber Welligkeit relativ hoch ist. Für CMOS-Mikroschaltungen der 4000-V-Serie ist eine Versorgungsspannung von nicht mehr als 18 V zulässig; für die K561-Serie ist sie auf 15 V begrenzt. Es ist zu beachten, dass eine höhere Versorgungsspannung für die Mikroschaltungen auch einem höheren Wert des Durchgangsstroms (Ruhestrom im linearen Modus) entspricht. Unter Berücksichtigung dieser Eigenschaft werden integrierte Stabilisatoren gewählt. Der Leistungstransformator muss bei einem Strom von mindestens 1 A eine gleichgerichtete Spannung liefern, die mehrere Volt höher ist als die vom Ausgang des DA0,3-Stabilisators entnommene Spannung.

Für beide UGT-Varianten wurde keine Leiterplatte entwickelt; Sie wurden auf einem Steckbrett zusammengebaut. Die Mikroschaltungen 4011 und 4001 können unter Berücksichtigung der Besonderheiten ihrer Stromversorgung durch russische ersetzt werden: K561LA7 bzw. K561LE5 oder K176LA7 und K176LE5. Beide „komplementären“ Mikroschaltungen werden in zwei Schichten (von Gehäuse zu Gehäuse) montiert und die entsprechenden Stifte miteinander verlötet. Andere Teile werden auf der Rückseite der Platine montiert und die Platine selbst wird so in das Gehäuse eingebaut, dass die Mikroschaltungen fest an eine der Wände gedrückt werden (bei der Montage ist es sinnvoll, Wärmeleitpaste zu verwenden), was zusätzliche Vorteile bietet Wärmeableitung. Es ist besser, den Spannungsstabilisatorchip auf einem Kühlkörper mit einer Fläche von mindestens 20 cm2 zu montieren.

Wenn Sie den Verstärker zum ersten Mal einschalten, müssen Sie den Stromverbrauch überprüfen; bei einer Spannung von 15 V sollte sie 100 mA nicht überschreiten. Dann müssen Sie sicherstellen, dass die konstante Spannung am Ausgang gleich der Hälfte der Versorgungsspannung ist (im UGT gemäß der Schaltung in Abb. 3 liegt sie relativ zum gemeinsamen Draht nahe Null).

Beide UGTs liefern eine Ausgangsleistung von etwa 150 mW an einer 120-Ohm-Last. Bei diesem Leistungswert am UGT-Ausgang ist der Grad der harmonischen Verzerrung eines Sinussignals mit einer Frequenz von 1 kHz relativ hoch – etwa 0,45 % (Harmonische niedriger Ordnung). Wie spürbar die Vorteile dieser einfachen Verstärker im Vergleich zu UGTs in CD-Playern und Kassettendecks sind, kann jedoch jeder schätzen, der einen solchen Verstärker schon einmal ausprobiert hat. Nach Angaben des Autors ist der Unterschied erheblich.

Vor der Verwendung wird das UGT gemäß dem Diagramm in Abb. zusammengebaut. 3 ist darauf zu achten, dass an den Ausgängen der Signalquelle kein konstanter Spannungsanteil anliegt, andernfalls müssen am Eingang des Verstärkers Koppelkondensatoren eingesetzt werden.

Der Anschluss niederohmiger (weniger als 80 Ohm) Kopfhörer an den beschriebenen Verstärker ist über strombegrenzende Widerstände mit einem Widerstandswert von 100 Ohm möglich.

Wenn der Ruhestrom eines solchen Verstärkers den vom Autor angegebenen Wert überschreitet, sollte zur Reduzierung die Versorgungsspannung der Mikroschaltungen reduziert werden.

Autor: M. Sapozhnikov, Ganei Aviv, Israel

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