Transistor versterker
een kleine audio versterker
TechTalk
Root server » TechTalk » Electronica » Audio versterker
Ik heb talrijke buizenversterkers gebouwd, maar zeer weinig transistorversterkers. Het ontwerpen van een transistorversterker is complexer, er moeten voorzieningen getroffen tegen het wild oscilleren en als je een fout maakt gaat de helft van de onderdelen kapot.
-

-

Een kleine transistor audio versterker voor een vermogen van ongeveer 10W per kanaal. De versterker wordt gebruikt bij mijn tweede computer met een paar boekenkastluidsprekers. De voedingstransfo is er één van 12 + 12V 50VA. Voor een stereo versterker moet alles ontdubbeld worden, behalve de transfo (of je kan twee transfo's 12V + 12V 25VA gebruiken).

De versterker is voorzien voor luidsprekers van 8Ω of meer (de outputtransistoren zijn voorzien voor een maximale stroom van 1.5A).

We hebben een comparatortrap met twee 2N2222A, de versterking is ingesteld op 22X, we hebben dus een sterke tegenkoppeling ten opzichte van een buizenversterker.

De drivertrap is een 2N2907A, de stroom is ingesteld op 5.5mA. De correcte spanningsval voor de eindtrappen wordt gerealiseerd door drie siliciumdiodes, voor een spanningsval van 1.9V.

De outputtrap is dubbel uitgevoerd, met eerst een paar 2N2219 (NPN) en 2N2905 (PNP) met emitterweerstanden van 68Ω (de waarde ervan werd later teruggebracht op 33Ω na het controleren van het signaal met een oscilloscoop). Deze transistoren moeten niet gekoeld worden, de maximale dissipatie bedraagt 200mW. De trap werkt permanent in classe A, bij een vermogen van meer dan 35mW gaat ook de tweede eindtrap in geleiding (BD139 (NPN) en BD140 (PNP).

De reden van dit vreemd systeem? Het is om de crossover vervorming te beperken als een transistor in geleiding gaat en de andere gesperd wordt. Bij de meeste versterkers moet de juiste ruststroom nauwkeurig ingesteld worden (dit bepaalt de vervorming en het maximaal vermogen). Hier werkt de eerste eindtrap constant in classe A en veroorzaakt geen crossover vervorming. Als de spanning over de emitterweerstand boven de 0.6V komt dan gaat de tweede eindtrap geleidelijk in geleiding.

Een voordeel is dat de ruststroom niet ingesteld moet worden. De ruststroom heeft geen invloed op de werking van de versterker, de eerste eindtrap is altijd in geleiding. De warmte ontwikkeling in de transistor is beperkt. De transistoren worden niet warm waardoor de ruststroom niet kan oplopen.

De tweede eindtrap is gesperd in rust. Zelfs warm zakt de ruststroom naar nul als de signaalamplitude laag wordt. De maximale dissipatie van deze transistoren met kleine koelplaten is beperkt tot 4W. Je kan dus geen langdurende vermogensmetingen doen. Bij een normaal gebruik worden de transistoren niet te warm.

De twee diodes in de gemeenschappelijke lijn van de voeding zijn aangeraden voor een optimale werking. Zolang de versterker in evenwicht is (onbelast of belast) loopt er geen stroom door deze leiding, want het verbruik op de positieve en negatieve lijn is identiek. Bij een onevenwichtige werking (gelijkspanning op de ingang of defekte transistoren) is de belasting op de positieve lijn niet meer gelijk aan de belasting op de negatieve lijn. Normaal wordt het gelijkspanningscomponent door de ingangscondensator geblokkeerd (dit is de enige condensator in de signaalweg).

Onderdrukken van de oscillaties

Op de foto zie je twee kleine condensatoren die nodig zijn om de versterker te stabiliseren. Zonder die condensatoren oscilleert de versterker (bij mij werd zelfs de FM band verstoord!). Eenmaal de correcte waarde proefondervindelijk bepaald worden de condensatoren permanent op de print gemonteerd. De schakeling heeft deze condensatoren niet: ze zijn absoluut nodig, maar de waarde hangt af van de bouw, de fabrikant van de condensatoren, enz.

Het is echt een versterker die je stuk per stuk moet bouwen. Begin met ee condensator van 1nF tussen de basis van de 2N2907 en de uitgang en controleer met de skoop op oscillaties. Uiteindelijk heb ik ook een extra filter over de uitgang moeten plaatsen (0.47µF + 15Ω) om de versterker stabiel te maken met alle luidsprekers.

Skoopbeeld

Het skoopbeeld toont een interessant fenomeen, omgekeerde crossover vervorming (gemeten met emittoerweerstanden van verkeerde waarde). De versterker geeft een correcte sinus met de juiste weerstanden van 33Ω.

Zelfs met verkeerde emitterweerstanden in de eerste eindtrap is de vervorming nauwelijks hoorbaar. Op midden en hoog volume wordt de vervorming gemaskerd door het audio signaal en op laag volume, als de vervorming normaal het meest hoorbaar is, werkt de versterker in classe A.

De gevoeligheid is 500mV rms voor een volledige uitsturing.

Publicités - Reklame

-