Velmi jednoduchý tranzistorový zesilovač

I když je v současnosti dostupná široká řada integrovaných obvodů pro stavbu kvalitních nízkofrekvenčních zesilovačů, přesto se může hodit návod na stavbu zesilovače z diskrétních součástek. Začátečník třeba zatouží po vlastnoručně sestaveném tranzistorovém zesilovači nebo jste jenom v šuplíku našli nějaké výkonové tranzistory a přemýšlíte, co s nimi...

Uvedený zesilovač patří k tomu nejjednoduššímu, co lze postavit. S pouhými 3 aktivními prvky můžete sestavit nízkofrekvenční zesilovač, který je při slušné reprodukci schopen dodat 20 až 25 W výstupního výkonu.

Pozor! Nejde o moji vlastní konstrukci. Jedná se o velmi mírně modifikované zapojení ze starší literatury [1].

Popis zapojení

Schéma zapojení je pouze lehkou modifikací z původní literatury. Dva diskrétní tranzistory byly sloučeny do 1 pouzdra. Zesilovač tedy obsahuje celkem 4 tranzistory, dva z nich jsou ale skryty v jednom pouzdru T2 v zapojení typu darlington. Další provedené úpravy jsou již minimální.

Zapojení nemá prakticky žádné kritické nebo záludné součástky. Pouze u tranzistoru T3 je požadované zesílení minimálně 50 při proudu 4 A a U_CE 2 V.

V zapojení zesilovače můžeme najít:

• Výstupní výkonové tranzistory T2 a T3. T3 je buzen z kolektorového obvodu tranzistoru T2, což umožňuje rychlá dioda D2.
• Zápornou zpětnou vazbu určují rezistory R8 a R6.
• Kondenzátory C3 a C4, které zlepšují stabilitu zesilovače. C3 snižuje zesílení na vysokých kmitočtech tím, že zmenšuje poměr vazby R8 a R6.
• Jednu kladnou střídavou zpětnou vazbu zavádí kondenzátor C9 z výstupu do rozděleného kolektorového odporu. To pomáhá zvětšovat rozkmit výstupního napětí zesilovače.
• Druhá kladná zpětná vazba zavedená trimrem R7 z R12 na R6 kompenzuje nelineární zkreslení.
• Pomocí trimru R5 se nastavuje symetrie výstupního signálu.
• Filtr na vstupu R1, C2 a tzv. Boucherotův člen R13, C5 pro lepší stabilitu.
• Kondenzátory C1 a C10 pro stejnosměrné oddělení vstupu a výstupu.

Výhodou tohoto zapojení je kromě jednoduchosti i relativně bezproblémová funkce. Pokud použijete kvalitní součástky předepsaných parametrů, měl by zesilovač fungovat na první zapojení. Při ověřovacích testech pracovaly vzorky se všemi typy použitých výkonových tranzistorů (viz dále). Také nastavení je velmi jednoduché a v nouzi k němu bude stačit i obyčejný multimetr.

Parametry zesilovače

Zesilovač je možné napájet i menším napětím v rozmezí 30 až 35 V. Při použití nižšího napájecího napětí počítejte s úměrně menším výstupním výkonem (kolem 20 W).

Například pro napájení zesilovače složeného ze dvou takovýchto modulů by bylo dobré použít transformátor 24 V s výstupním výkonem 80 až 100 VA. Na výstup transformátoru by se zapojil usměrňovací můstek pro alespoň 3 A a např. paralelně 2 kusy filtračních kondenzátorů 3300 uF/35.

Pokud si takový zdroj sestavíte, před jeho použitím si zkontrolujte výstupní napětí (aby nebyly napěťově přetěžovány elektrolytické kondenzátory).

Zesilovač je postaven na jednoduchém plošném jednostranném spoji. Stačí obrázek vytisknout v rozlišení 600 dpi. Rozměr je 73 x 94 mm.

Zde je seznam součástek a rozmístění součástek na desce plošného spoje (je tam i 1 drátová propojka).

Varianty zesilovače

Zesilovač je možné osadit různými typy výstupních tranzistorů. Výčet toho, s čím to fungovalo bez problémů na první zapojení je uveden zde. Vyzkoušíte-li nějakou novou kombinaci, dejte mi vědět... Díky...

Při oživování si můžete povšimnout, že na nízkých kmitočtech klesá zesílení. Je to dáno lehce poddimenzovaným kondenzátorem C1. V případě, že vám to vadí (zesilovač bude třeba krmit váš subwoofer :-), pak kapacitu C1 můžete zvětšit.

Postup stavby a oživení

1. Připravte si vhodný napájecí zdroj, který použijete pro napájení zesilovače. Doporučuji ověření jeho vlastností zatížením vhodným odporem a jeho proměření.
2. Osaďte součástky na desku. Nezapomeňte na 1 drátovou propojku.
3. Připevněte k desce chladič s výkonovými tranzistory. Pokud budou tranzistory na společném chladiči, použijte izolační podložky. Budete-li izolovat pouze 1 tranzistor, dejte podložku pod T3 (T2 více hřeje a zaslouží si přímý kontakt).
4. Před prvním připojením můžete R5 nastavit do poloviny dráhy a R7 tak, aby měl maximální odpor.
5. Zapojte zesilovač ke zdroji. Před prvním zapojením doporučuji zařadit do napájecího přívodu 5 W rezistor s odporem 47 Ohm. Zkontrolujte klidový proud. Neměl by přesáhnout 150 mA. Je-li vše v pořádku, ochranný odpor vyřaďte.
6. Pomocí trimru R5 nastavte symetrickou limitaci výstupu. K tomu použijte nejlépe osciloskop a generátor sinusového signálu. Při mírném přebuzení zesilovače nastavte trimr do polohy, kdy bude průběh symetricky ořezaný. Nemáte-li k dispozici generátor s osciloskopem, použijte obyčejný multimetr a pomocí něho nastavte na emitoru T3 napětí asi o 0,5 V vyšší než je polovina napájecího napětí.
7. Opět pomocí osciloskopu a generátoru nastavte trimr R7 tak, aby zkreslení bylo minimální a zesilovač ještě pracoval stabilně. Není-li k dispozici potřebné vybavení pro nastavení, ponechejte trimr natočený na maximální odpor. Zesilovač bude mít zesílení asi jenom 20 dB, ale bude stabilní.
8. Ukázky výstupního signálu při "nastavení bez osciloskopu" najdete zde.
9. Při vestavbě do krabičky nezapomeňte, že na neizolovaném chladiči je stejné napětí jako na kolektoru příslušného tranzistoru!
10. A pak už nezbývá než vestavět váš "super hifi" zesilovač do pečlivě "vydizajnované" kastle a užívat si toho "báječného tranzistorového zvuku".
    Už slyšíte to retro? :-)

Závěr

Popsaný zesilovač nepatří ke špičce, ale jeho jednoduchost a reprodukovatelnost jej staví do pozornosti začátečníků, kteří si chtějí postavit první tranzistorový zesilovač.
Poslouchat se to rozhodně dá, a jak už bylo jinde řečeno - pro zesilovač do studentského pokoje na každodenní poslech oblíbeného repertoáru je zcela dostačující... :-)

Literatura:

[1] Sýkora, Krutílek, Včelař: Elektronické hudební nástroje a jejich obvody, SNTL Praha, 1981, str. 345