Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Wzmacniacz słuchawkowy MOSFET klasy A

Irek_K 24 Mar 2006 23:56 14101 16
  • Zamieszczam własny projekt (wykonany i sprawdzony) wzmacniacza jak w tytule.
    Ponieważ przewidziałem niewielką prowizję za ściagnięcie schematu
    (bardzo skromne 0.1 pkt.) należy się szczegółowy opis (aby zachęcić
    lub zniechęcić potencjalnych "downloaderów").

    A więc:
    Wzmacniacz wykonany jest na 3 tranzystorach (2xpnp + 1xMOSFET)
    kilku rezystorach i kondensatorach.
    Zasilanie najlepiej 2x12V (jako źródło pradowe I1 wystarczy wtedy
    jedna żaróweczka 12V/100mA np. od podświetlania deski rozdzielczej w samochodach).
    Ja zastosowałem 2x16.5V.
    W tym wypadku źródło prądowe I1 to po prostu 2x żarówka 12V/100mA (szeregowo).
    W zasilaczu zastosowałem 2 kondensatory 2200uF/40V.
    Tranzystory pnp typu BC415 lub BC416.
    Tranzystor MOSFET typu STP311.
    Rezystorem R1 można dobrać napięcie zrównoważenia.
    Zalecana rezystancja słuchawek min. 100 Om (ale może być mniej).
    Tranzystor STP311 nalezy umieścić na niewielkim radiatorze (moc tracona ok. 1.7W).
    Dioda zenera 12V zabezpiecza tranzystor MOSFET przed uszkodzeniem.
    Dla innych tranzystorów (można eksperymentować z innymi MOSFETAMI) należy dobrać rezystor R3 :



    R3(om)=U(GS)/(0.5*(16.5-0.6)/4700)
    Napięcie U(GS) MOSFETA zmierzyć podłączając rezystor 2k2 (jako R3).

    Rezystor R2 mozna zwiekszyć do 3k3 (co da mniejsze wzmocnienie
    ale wystarczające w zastosowaniu jako wzm. słuchawkowy , ale także
    mniejsze zniekształcenia).
    Zniekształcenia są praktycznie na słuch nierozróżnialne od innych wzmacniaczy.
    Wzmacniacz brzmi nieźle , nie wzbudza się (działa też bez kondenstaora kompensującego 18pF).
    Potrafi nawet wysterować głośnik 4Om (głośność jak z radia tranzystorowego).
    Moc wyjściowa: Pwy:= min( I*I*R7/2 ; Uz*Uz/(2*R7) )
    Oczywiście R7 to słuchawka.

    Schemat na załączonym pliku.

    Uwaga 1: Nie jest to też urządzenie iluminofoniczne, przy normalnym słuchaniu błyskanie żarówki jest praktycznie niewidoczne,
    jeśli już widać pobłyskiwanie żarówki , to zniekształcenia są wyraźne
    i raczej przy tej głośności nie daje się słuchać.
    Ale nie ma się co martwić, głośność w słuchawkach jest naprawdę duża
    bez wprowadzania zniekształceń.
    Uwaga 2: Popracowałem trochę nad wzmacniaczem w celu usunięcia niewielkiego przydźwięku (wydawało mi się z początku że to wina prowadzenia masy). Jednak po kilku próbach okazało się że wystarczy
    zasilić wzmacaniacz różnicowy przez filtr R8C5. R8=330 Om C5=470u
    Poprawkę wprowadziłem na załączony schemat. W tej chwili nie słyszę żadnego przydźwięku.

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Irek_K
    Level 14  
    Offline 
    Has specialization in: -
    Irek_K wrote 123 posts with rating 13, helped 3 times. Live in city -. Been with us since 2004 year.
  • #2
    wojciech944
    Level 11  
    Witam
    jaki jest koszt całego układu?
    i jakie trafo zastosować?
    pzdr.
  • #3
    Irek_K
    Level 14  
    Wykonałem go z posiadanych już elementów (stąd np. nieprodukowane juz tranzystory STP311).
    Zastosowałem trafo TS50/12 ale wydaje mi się że nawet kilkakrotnie słabsze wystarczy. Minimalne trafo (dla wersii stereo) o mocy ok. 10W to : 2x9V/2x0.5A (np. TS-12/006). Da ono na wyjściu ok. 2x12V napięcia stałego.
    Proponuję jednak zainwestować we wieksze 40-50W aby po zbudowaniu wersjii podstawowej poeksperymentować z silniejszymi żarówkami.

    Policzmy koszty wersji stereo:
    Trafo - 10PLN (najtaniej na Allegro),
    mostek, kondenstaory 2200u/25V - 5PLN,
    Tranzystory i rezystory,kondensatory - ok. 12PLN
    Potencjometr do regulacji głośności (nie ma go na schemacie ale się przyda) - 3PLN
    RAZEM: 30PLN (nie liczę kosztów płytki, cyny itp ).
    Dałem oszacowanie odgórne, przy odpowiednim wyborze części może być
    nawet 30% taniej.
    Zamiast STP311 polecam: IRF530 , BUZ72A.
  • #4
    wojciech944
    Level 11  
    ok dzieki bardzo
    za tydzien biore sie do pracy
  • #6
    Irek_K
    Level 14  
    Sprawdziłem z niskoomowymi słuchawkami, grać gra, z normalną głośnością , ale nie można za bardzo podgłaśniać bo pojawiają się zniekształcenia (nie wystarcza prądu ze źródła prądowego).
    Na słuchawkach wysokoomowych (ja mam 500 omowe) brzmi znacznie lepiej i można uzyskiwać większe głośności.
    Przy okazji stwierdziłem że zwiększając prąd żarówki, można zwiększyć
    moc użyteczną w słuchawkach. Przy 150mA radiator tranzystora zaczyna już parzyć (wymiary 70x50x3mm).
    Myślę że do słuchawek 32 Om moźna by go trochę przekonstruować :
    zasialnie 2x6V, żarówka 6V/0.5A, zmniejszyć ok. 2x rezystor w emiterze
    pary różnicowej. Zamiast żarówki typowe tranzystorowe źródło prądowe byłoby lepsze (ja chciałem zrobić jak najprostrzy układ przy jak najlepszych parametrach).
  • #8
    Irek_K
    Level 14  
    A jak jest z głośnością ?
    Wzmacniacz ten jako wtórnik emiterowy ma wzmocnienie napięciowe ok. 1.

    Wg moich wyliczeń wzmacniacz ten daje przy napięciu wejściowym 0.5V
    moc:
    P=U*U/(2*R)=0.5*0.5/2/32=0.004W = 4 mW a to trochę mało.

    Dopiero 2V na wejsciu da akceptowalną moc 64mW.
    Pobór prądu wg wyliczeń ma ok. 0.25A.
    Myślę że jako wtórnik nie wporwadza zniekształceń i na pewno brzmi bardzo dobrze. Nabrałem ochoty żeby go przetestować.
    Przydałby się jednak wzmacniacz wstępny o wzmocnieniu ok. 4.
    Ciekawa idea jest na tej samej stronie na rys.13 :
    http://headwize.com/projects/opamp_prj.htm
    wzmacniacz lampowo-mosfetowy. Lampa jako wzmacniacz wstępny a mosfet jako wtórnik emiterowy.
  • #9
    karlik
    Level 11  
    jezeli chodzi o ten projekt z headwize.com to ja podaje mu sygnal z wyjscia liniowego z CD i musze przyznac, ze to starcza.sluchawki graja calkiem glosno a dzwiek jest bardzo przyjemny
  • #10
    Irek_K
    Level 14  
    Odnośnie tranzystora MOSFET parę uzupełnień:

    Uzyłem tranzystora SGSP311 (a nie jak pisałem STP311) ma on na obudowie napis P311 stąd moja pomyłka.
    A teraz lista zamienników:
    IRF520
    IRF530
    BUZ72
    BUZ20

    Myślę jednak że każdy tranzystor MOSFET z Uds>50V i Id>1A P>10W się nada.
  • #11
    kamelll
    Level 10  
    Jeśli chodzi o odsłuch,to jak wypada ten wzmacniacz w porównaniu ze wzmacniaczami na układach scalonych<tda/Lm> ?
  • #12
    Irek_K
    Level 14  
    Nie twierdzę że brzmi rewelacyjnie, ale zupełnie poprawnie.
    Przy umiarkowanej głośności nie słychać róznicy w stosunku do innych wzmacniaczy. Niestety nie mam możliwości zmierzyć jego parametrów.
  • #13
    ugi
    Level 11  
    Panowie poprawcie mnie jeżeli się mylę ale...
    Zakupiłem części i postanowiłem dokładniej przyjrzeć się schematowi. Akurat w tej kolejności a nie innej - nie wiem czemu.
    Otóż wydaje mi się że na zamieszczonym schemacie jest zamknięty obwód V1 (dodatnie 12V) I1 (żarówka) i R7 (słuchawka).
    Jak na mój gust to nic innego jak stałe 12V przyłożone do słuchawki poprzez żarówkę.
    Pewnie dałaby coś pojemność szeregowa umieszczona na wyjściu, ale pewnie wystąpi potworny trzask przy załączeniu zasilania.
    Czy ktoś uszył ten układ i sprawdzał co jest na wyjściu? Nie mogę sobie pozwolić żeby zniszczyć słuchawki, bo drugich takich już nie kupię (cena).
  • #14
    Irek_K
    Level 14  
    Zauważ że zasilanie jest napięciem symetrycznym +12 i -12V w stosunku do masy.
    Dlatego tranzystor polowy podciąga napiecie wyjściwię do 0V w stosunku do masy (wymuszając przepływ prądu przez żarówkę).
    Uszkodzenie tranzystora polowego będzie jednak skutkować przepływem prądu przez słuchawki.
    Jeśli chcesz zachować bezpieczeństwo włącz najpierw wzmacniacz bez słuchawek. Sprawdz napięcie pomięczy wyjściem a masą (powinno być max kilkadziesiąt mV). Jeśli nie ma to szukaj błędu w montażu.
    Jeśli napięcie jest ok. możesz podłączyć słuchawki.
    Układ sam opracowałem i zbudowałem i działał od ręki.
    Uwagi:Należy uzyć transformatora ok. 2x8V z odczepem w środku. Odczep połączyć z masą.
    Odsyłam do wątku https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic226584.html
    (jak zbudować zasilacz symetryczny).
    Do filtracji wystarczą już 2 kondensatory 1000u/16v (zasilacza i tych kondensatorów nie zamieściłem na schemacie).

    Jeśli masz drogie słuchawki to daj w szereg z słuchawkami bezpiecznik o jak najmniejszym nominale np. 50mA. Zawsze to zabezpieczy je w razie jakiegoś błędu w montażu (np. zimny lut może spowodować
    powstanie składowej stałej).
  • #15
    Irek_K
    Level 14  
    Quote:

    Korzystając z wolnego weekendu uszyłem opisywany wzmacniacz, sprawdziwszy po kilka razy zgodność połączeń ze schematem, zero błędów, zero mikrozwarć, zero zimnych lutów.

    No i mówiąc krótko - nie działa. Oba kanały zachowują się tak samo, mianowicie:

    - żarówki świecą tak, że bez okularów przeciwsłonecznych nie podchodź (dostają 22V, aż dziwne że sie nie palą),

    - fety zupełnie zimne (napięcia: G -12V, D -12V, S -11.2V), zenerki żyją,

    - wyjście - siłą rzeczy też -11.2V,

    - BC-ki żyją (napięcia: baza Q2 0V, kolektor Q2 -12V, baza Q1 -3.5V, kolektor Q1 -12V, emitery -2.8V

    - stabilizatory zasilania - dodatni ciepły, ujemny trochę chłodniejszy.

    Może to wina subtelnie innych użytych elementów niż w opisie? Użyłem BC-ków 415C, IRF-ów 520 i zenerek BZX55C12. Żarówki 12V/80mA. Zasilanie na 7812 i 7912.

    Pomocy...
    ========================


    Powyższy cytat przyszedł do mnie z Elektrody na email ale tutaj w wątku gdzieś go wcięło. Spróbuję jednak odpowiedzieć , może autor to przeczyta.
    1) Wygląda na to że MOSFET jest przebity (bramka ma praktycznie 0.8V względem źródła więc tranzystor nie powinien przewodzić a przewodzi)
    Należy sprawdzić MOSFET poza układem , powinien zacżąć przewodzić od napięcia bramka-źródło ok. 4V.
    Dla tego tranzystora odpowiedniejszy byłby zenerka 7v5 (choć 12V też powinina być dobra bo tranzystor wytrzymuje 20V Ugs.
    Może lutownica ma przebicie i dlatego podły dwa mosfety.
    Najlepiej przed lutowaniem zewrzeć folią Al wszytkie 3 nóżki mosfeta.

    2) Czy do właściwego tranzystora podpiąłeś mosfeta ? Bo jak do złego to masz dodatnie sprzężenie zwrotne.
    Przepatrz swój układ czy nie masz dodatniego sprzężenia.
    Mosfet powinien być podpięty do tranzystora wejsciowego , drugi tranzystor ma otrzymywać na bazę ujemne sprzężenie.

    3) Na początek daj dwie żarówki w szereg - unikniesz przepalenia.
    Jak wszystko ruszy można dać jedną.

    4) Może pomyliłeś nogi tranzystorów - radzę posprawdzać z PDFami.
    Np zamiana bramki z drenem zaskutkuje przebiciem złącza przez napięcie 24V.
  • #16
    ugi
    Level 11  
    Na wstępie jeszcze raz dzięki za odpowiedź, pomimo że usunąłem tamten post (rozwiązałem już ten problem).

    Problem wynikł z powodu braku doświadczenia z fetami. Powiem krótko - zamieniłem bramkę z drenem, byłem pewien co do wyprowadzeń, ale lektura pierwszego, lepszego, wygooglowanego pdf-a zaowocowała wieloma słowami, których raczej nie będę przytaczał... ;)
    Wynik - pokrzyżowane nogi feta...

    Wzmacniacz słuchawkowy MOSFET klasy A

    Jaja wynikły tak czy tak:
    Nic, ale to nic nie padło. Okazało się tylko po drodze, że zezowaty, obrzydliwy, jednak przesympatyczny pan sprzedawca w sklepie z elektroniką dał mi zwarte 470uF :/
    Znudzony, zacząłem pieścić ten kondensator czterdziestoma ośmioma (!) woltami przemiennego bezpośrednio z trafa (to trafo nawinąłem z myślą o innych jeszcze modułach, stąd 48V) i ku mojemu piekielnemu zdziwieniu zwarcie ustąpiło... C5 chodzi, chociaż zostanie wymieniony na nowy.

    Co do moich spostrzeżeń - wzmacniacz jest bardzo czysty i przejrzysty w brzmieniu. Co do głośności... Mniej więcej tak jak rynkowe konstrukcje, chociaż jak na moje upodobania przydałoby się troszeczkę więcej mocy (czasem lubię posłuchać tak, że czuć na uszach drgania membrany...) Ale za te pieniążki absolutna rewelka.
    Jedyne co mi sie nie podoba (czysto teoretycznie) to te 176mV stałego na wyjściu ;) Niżej mi się nie udało zejść, ale pewnie sprawę załatwi większy opór szeregowo z PR-kiem R1. I jeszcze minimalny, ale to minimalny przydźwięk - usłyszałem go dopiero po wyłączniu komutera (a ten jest bardzo cichy). Pewnie zniknie po zwiększeniu pojemności w zasilaczu (aktualnie 2200u przed stabilizacją i 100uF po).
    Reasumując jestem bardzo zadowolony i polecam ten projekt innym chętnym na A-klasę.
    Autorowi należą się gratulacje bo wzmak jest prosty i tani, a brzmi fajnie.
    Zwłaszcza ciekawy jest pomysł z żarówką jako źródło prądowe - ale tu mała wątpliwość: włókno żarówki zwiększa opór kiedy się mocniej zagrzeje, a przy tym jeszcze dochodzi efekt bezwładności termicznej. Myślę, że to może powodować chwilowe przesuwanie składowej stałej na wyjściu przy wyższych amplitudach sygnału (jak się mylę to mnie popraw). Czy nie byłoby lepiej wrzucić opór 120ohm/2W?

    I właściwie tyle (aż tyle ;) ode mnie.
    Pozdrawiam.

    Wzmacniacz słuchawkowy MOSFET klasy A

    Wzmacniacz słuchawkowy MOSFET klasy A
  • #17
    Irek_K
    Level 14  
    Odnośnie zastąpienia żarówki rezystorem : żarówka dla 20 Hz ma małą bezwładność cieplną wiec będzie lepsza od rezystora , dla wyższych częstości masz rację , nie ma to znaczenia.
    Najlepiej jednak zastąpić żarówkę źródłem prądowym.
    Odnośnie zmniejszenia składowej stałej: zmierz prąd w rezystorze R4
    (emiterowy) powinien być 2x większy niż w R3.
    Jeśli tak nie jest to skoryguj R3.
    Wtedy Q1 iQ2 pracują z tym samym prądem.
    Pożądane jest także wyrównać wartości R6 i R1 do jednakowej wartości np. 20 kOm co zrównoważy całkowicie oba tranzystory (kosztem spadku rezystancji wejściowej ale 20kOm nie jest problemem dla odtwarzacza CD lub tunera).