Erősítőkészítés házilag

A

bemutatja:

2x40W-OS TELJESITMÉNY ERŐSITŐ HÁROMSÁVOS HANGSZINSZABÁLYZÓVAL

~ 2 ~

Előszó…………………………………………………………………………………..3

Alkatrészek leírása……………………………………………………………….4

Ellenállások………………………………………………………………………….4

Kondenzátorok…………………………………………………………………….5

Tranzisztorok……………………………………………………………………….5

Diódák…………………………………………………………………………………6

Potenciométerek…………………………………………………………………6

IC…………………………………………………………………………………………7

Az erősítőkről általában…………………………………………………..….7

Erősítő osztályok……………………………………………………………..….8

Tömbvázlat…………………………………………………………………….……10

A TDA2030-as teljesítmény erősítő………………………………….….11

Az erősítő működési elve………………………………………………….…12

Hangszínszabályzó…………………………………………………………...…13

Hangszínszabályzó típusok……………………………………………..…..13

TL072-es hangszínszabályzó…………………………………………..……15

Tápegység……………………………………………………………………………17

NYÁK készítés………………………………………………………………………20

Kalkuláció…………………………………………………………………………….24

Csúszó Zalán – 2x40W-os erősítő

~ 3 ~

Összefoglaló………………………………………………………………………..26

Felhasznált irodalom……………………………………………………………27

Műszaki adatok

Lábkiosztása:


~ 4 ~

Műszaki adatok:

Maximális kimeneti teljesítmény (THD 0,1%)

22W 8 Ohm-on40W 4 Ohm-on

Harmonikus torzítások és zajok :1KHz, 8 Ohm, 11 W 0,012 %1KHZ, 4 Ohm, 20 W 0,032 %

20KHz, 8 Ohm, 11 W 0,074 %20KHz, 4 Ohm, 20 W 0,200 %

1KHz,8 Ohm, 1 W 0,038 %1KHz,4 Ohm, 1W 0,044 %

Alkatrészek leírása


~ 5 ~

Ellenállások

Az ellenállás az elektronikai alkatrészek egyik fontos csoportja. Feladata, hogy megfelelő mértékű elektromos ellenállást biztosítson egy áramkör adott részén.

Az ellenállás jele R (resistor). Mértékegysége: ohm Ω (ejtsd: óm). 1Ω = 1 Volt/Amper, 1 Watt/Ampernégyzet.


~ 6 ~

Kondenzátorok

Az elektromos töltés tárolására készített technikai eszközöket kondenzátornak (régies nevén „sűrítő”-nek) nevezzük. Minden kondenzátor legalább két párhuzamos vezető anyagból (fegyverzet), és a közöttük lévő szigetelő anyagból (dielektrikum) áll.

Tranzisztorok


~ 7 ~

A tranzisztor kémiailag eltérő szennyezettségű rétegekből álló félvezetőeszköz, amelynek jellemző felhasználásai az elektromos jelerősítés, jelek kapcsolása, feszültségstabilizálás vagy jelmoduláció.

Diódák


~ 8 ~

A dióda két kivezetéssel ellátott, egy p-n átmenetet tartalmazó félvezető eszköz, amely egyenirányításra, rádióvevő készülékekben demodulálásra alkalmas.

Potenciométer

A potenciométer egy áramköri elem. Funkcióját tekintve rezisztív feszültségosztó, melyet általában 3 kivezetéssel látnak el. A kivezetések közül kettő között egy ellenálláspálya található, a harmadik pedig egy csúszkán keresztül érintkezik ezzel az ellenálláspályával. A csúszka az ellenálláspályán, annak végpontjai között, hibamentes működés esetén az elektromos kontaktus megszakadása nélkül szabadon elmozdítható.

Integrált áramkörök(IC)


~ 9 ~

Az integrált áramkör (röviden IC, az angol Integrated Circuit rövidítéséből) félvezető lapkán (esetleg lapkákon) kialakított nagyon kis méretű áramkör. Tipikus alkatrésze az integrált tranzisztor. Ebbe a kategóriába sorolhatóak a multichip modulok is, melyek egyetlen tokban több chipet is tartalmazó áramkörök.

Az erősítőkről általában

Általánosan erősítőnek nevezünk egy olyan áramkört, amely a bemeneti jelet változatlan alakkal, de magasabb energiával (nagyobb amplitúdóval) adja ki.

Az „erősítő” elnevezés alatt a köznyelvben leggyakrabban a hangerősítőket (zenei erősítőket), azon belül is a teljesítményerősítőket értjük, melyek hangosítástechnikai rendszerek részét képezik.

Erősítő osztályok

„A” osztályú erősítő


~ 10 ~

Elektronikus hangerősítők egy fajtája. Az audiofilek kedvenc áramkörei javarészt ilyen erősítők. A kimeneti tranzisztorok a jelszinttől függetlenül mindig nyitva vannak, ebből eredően ezen erősítőfajtának kisebb a torzítása és részletesebb a hangja.

A „B” osztályú erősítőkkel szembeni előnyei:

- nincs keresztváltási torzítás;

- nincs ki–bekapcsolás a tranzisztoroknál, ezért nincs kapcsolási torzítás;

- alacsonyabb harmonikus torzítás a feszültségerősítő és az áramerősítő részben;

- nincs jelfüggő torzítás a tápegységből;

- állandó és egyben kicsi kimeneti impedancia;

- egyszerűbb elektronikus és konstrukciós a felépítés.

Hátránya, hogy elvileg maximum 50% (a gyakorlatban még ennél is jóval kisebb) a hatásfoka.

„B” osztályú erősítő

A tranzisztor a nyitás határáig van előfeszítve, így gyakorlatilag nem folyik nyugalmi áram. Emiatt kivezérlés nélkül nem disszipálódik teljesítmény. Kimeneti jel csak akkor keletkezik, ha a bemeneti jel megfelelő polaritású. Váltakozó-feszültségű vezérlőjel és NPN tranzisztor esetében csak az erősített pozitív félhullám, (PNP esetében pedig csak az erősített negatív félhullám) jelenik meg a kimeneten. A B-osztályú munkapontba állított erősítő hatásfoka színuszos kivezérlés esetén 78,5%, ami jó értéknek tekinthető. Hátránya, hogy mivel a munkapont a tranzisztor "könyöktartományában" van kis vezérlőjelek esetén a kimeneti jel erősen torzított lesz (B-osztályú vagy keresztezési torzítás); további negatívum, hogy csak az egyik félhullámot erősíti. Ez utóbbi kiküszöbölhető, ha ellenütemű (komplementer) kapcsolást alkalmazunk, ahol a egyik tranzisztor a pozitív míg a komplementer párja a negatív félhullámokat erősíti.


~ 11 ~

„AB” osztályú erősítő

"Olyan B-osztályú beállítás, amelyben a tranzisztor munkapontja a lineáris szakaszra esik, emiatt a kivezérelt állapothoz képest kis értékű nyugalmi áram folyik (10-100 mA). Így kivezérlés nélkül is van teljesítményfelvétel, ami a hatásfokot rontja, azonban még így is jobb hatásfokú mint az A-osztályú munkapont. A nyugalmi áram miatt a B-osztályú torzítás megszűnik. Nagyteljesítményű (30 - 100 - ? W ig) szinte kizárólag ilyen munkapontba állított ellenütemű végfokozatokat alkalmaznak.(legalábbis a hangtechnikában)

„C” osztályú erősítő

Olyan csöves, vagy tranzisztoros erősítő, amelynél a bemenő jel fél periódusánák felénél kisebb ideig folyik áram, ennek következtében jelentős torzítás keletkezik. Ezt csak a rezgőkör tudja helyreállítani, tehát csak távíró üzemben használható. Előnye a nagy hatásfok. Lineáris erősítő céljára alkalmatlan.

„D” osztályú erősítő

A D-osztályú erősítők kapcsoló üzemben működnek, aminek következtében jellemzőjük a nagy hatásfok, jellemzően 90% feletti a korszerű konstrukciókban. Mivel a kimenete mindig teljesen ki vagy teljesen be van kapcsolva, a veszteségek minimálisak. Egy egyszerű módszer, az impulzusszélesség-moduláció (PWM) is használatos; a nagy teljesítményű kapcsoló üzemű erősítők digitális technikát használnak, mint a sigma-delta moduláció, hogy nagy teljesítmény érjenek el. Régebben hangtechnikai eszközökben csak mélysugárzókhoz használtak a korlátozott


~ 12 ~

sávszélesség, és a viszonylag nagy torzítás miatt, a félvezetős eszközök fejlődése azonban lehetővé tette a hifi minőségű, a teljes hallható frekvenciasávot lefedő D-osztályú erősítők kifejlesztését, a hagyományos erősítőkhöz hasonló jel/zaj aránnyal, és torzítással.

Tömbvázlat


~ 13 ~

A TDA2030-as teljesítmény erősítő


~ 14 ~

1.ábra) A TDA2030 – as erősítő kapcsolási rajza

2.ábra) A TDA2030 – as erősítő nyomtatott áramköri rajza


~ 15 ~

3.ábra) A TDA2030 – as erősítő beültetési rajza

Az erősítő működése

A TDA2030 IC alap teljesítménye 14W. Két tranzisztor hozzáadásával elérhető a 40W. A jel a C1 –es kondenzátoron keresztül az IC nem invertáló bemenetére jut. A pozitív félperiódus ideje alatt az áram az egyenirányító pozitív részétől halad a párhuzamosan kötött R6,R7 ellenállásokon keresztül, az 5. lábtól a 4. lábig ,az egyik kimenő tranzisztoron keresztül ,a C6 és a hangszórón keresztül a táp negatív része felé. Az R6,7,8,9 ellenállások toleranciája 1%.

Amíg az erősítő kimenő teljesítménye nem nagyobb, mint 2 W(4 Ohmos hangszóró),addig a T1 és T2 nem dolgozik. Ha az áram nagyobb, mint 1 A, akkor az ellenállások feszültségesése nagyobb lesz 0,7V-nál és a T1 ,T2 tranzisztorok elkezdenek vezetni. A pozitív félperiódus alatt a T1, a negatív alatt a T2 vezet. Kis bemenő jelek mellett nincs nyugalmi áram a T1 és T2 tranzisztorokon, de az IC-n van. Az IC feszültséghatárai 12….44V között mozoghatnak.


~ 16 ~

A hangszínszabályzó

A hangtechnikában egyik leggyakrabban alkalmazott eszköz a hangszínszabályzó, vagy Equalizer, rövidítve EQ, melynek több fajtája ismeretes és használt. A hangszínszabályzók működésének elve a hangi összetevők szelektív hangerő szabályzásán alapul.

A hang további különös tulajdonsága, hogy ha valamelyik összetevőjének megváltoztatjuk a szintjét, akkor a felhangsorban a hozzá tartozó frekvenciák is megváltoznak ugyanabban az irányban, ráadásul a nem hozzátartozókkal való aránya is megváltozik.

Hangszínszabályzó típusok

Az egyik legelső és legalapvetőbb hangszínszabályzó típus a P.J. Baxandall által feltalál módszer, az úgynevezett lepkeszabályzó ( Shelving EQ). Mint a lepke két szárnya úgy néz ki a diagramon, innen a neve is, a hallható frekvencia tartományt nagyjából 1 kHz körül megfelezve teljesen szimmetrikus mély és magas szabályzást alkalmaz mindössze két szabályzó segítségével. Az ábra ezt mutatja:

Ez a módszer az '50-es évekből származik és ma is használják. A HiFi világban teljesen elterjedt.

A másik EQ az úgynevezett Graphics EQ, ami a frekvencia sávban az oktávokat osztja egyre kisebb egységekre, és azon belül valósít meg csillapítást, vagy emelést.


~ 17 ~

Végül az egyik legnépszerűbb, legsokoldalúbb EQ típus a Parametrikus hangszínszabályzó. A több tartományra osztott frekvenciasávok eltolhatóak, külön lehetséges csillapítást vagy emelést végezni.


~ 18 ~

A TL072-es hangszínszabályzó

4. ábra) A hangszínszabályzó kapcsolási rajza


~ 19 ~

5.ábra) A hangszínszabályzó NYÁK-rajza

6.ábra) A hangszínszabályzó beültetési rajza


~ 20 ~

A tápegység

A tápegység olyan készülék, amely az elektromos hálózat energiáját a rácsatlakoztatni kívánt eszköz által megkívánt jellegűre alakítja.

Az elektromos készülékek különféle feszültséget és áramerősséget igényelnek. Az elektronikus áramkörökkel ellátott berendezésekhez általában egyenfeszültség is szükséges; amit célszerűbb a hálózati váltakozó feszültség átalakításával, mint például akkumulátorokból biztosítani.

Típusai

- Lineáris üzemű tápegység (Analóg-disszipatív)

- Kapcsolóüzemű tápegység (Nagyfrekvenciás, vagy D-osztályú)

Fajtái

- Stabilizált tápegység:

A kimeneti oldalon a feszültség változás kiküszöbölés érdekében szabályzó elektronikát alkalmaznak, így a kimeneti feszültség állandó marad. Amennyiben a táplálandó készülék a feszültség ingadozásaira érzékeny, ilyen tápegységet célszerű alkalmazni.

- Stabilizálatlan tápegység:

Szabályzó elektronikát nem tartalmaz, ezért a kimeneti feszültség a terhelés, és a bemeneti feszültség függvényében változik. Egyszerűbb felépítésű berendezésekhez használják.


~ 21 ~

Főbb részei

- Transzformátor

- Egyenirányító(k), vagy Graetz-híd

* Szűrő áramkör. A hálózati egyenirányítás okozta feszültségingadozást („brumm”) és az esetlegesen a hálózatból érkező magasabb frekvenciájú zavarjeleket küszöböli ki.

o Pufferkondenzátor (kis terhelőáramoknál)

o RC-szűrő (egy soros ellenállás és egy párhuzamosan kapcsolt kondenzátor)

o LC-szűrő (egy soros tekercs és egy párhuzamosan kapcsolt kondenzátor)

* Stabilizátor áramkör. A megkívánt kimeneti jellemzők szerint többféle lehet.

o Feszültség stabilizátoros

+ Soros stabilizátor

+ Párhuzamos stabilizátor

o Áram stabilizátoros

A tápegység rövidzárlat védelmére gyakran olvadóbiztosítékot; a túlterhelés ellen elektronikus zárlatvédelmet alkalmaznak.

7.ábra) A tápegység kapcsolási rajza


~ 22 ~

8.ábra) A tápegység NYÁK-rajza

9.ábra) Az elkészült tápegység-panel


~ 23 ~

A NYÁK lemez elkészítése

A NYÁK (Nyomtatott ÁramKör, angolul Printed Circuit Board, PCB) sorozatban vagy egyedileg előállított 1-48 rétegű bakelit, kerámia, vagy üvegszálas erősítésű epoxigyanta alapú elektronikai alkatrész. Feladata a rajta kialakított elektromos áramkör alkatrészeinek mechanikai hordozása és közöttük villamos kötések biztosítása. Robusztus felépítésű, olcsó és megbízható alkatrész. Rövidebb maratási időket tesz lehetővé a korszerű sósavas-eljárás. Nagyüzemileg elterjedt, de jól alkalmazható és ajánlott egyedi daraboknál is. Előnye a nagy maratási sebesség és a viszonylagos veszélytelenség. Ennek ellenére az alkalmazott vegyszerekkel - különösen a hidrogén-peroxiddal - óvatosan kell bánni.

Mivel a réz (Cu) standardelektród potenciálja a hidrogénnél (H2) pozitívabb, híg ásványi savak nem alkalmasak a maratásra. Forró, tömény kénsav vagy salétromsav elvileg megfelelne, azonban ez veszélyes és drága, valamint a védőréteget is megtámadhatja. Ezért redoxi-eljárásokkal szokás a maratást végezni.

A maratást leggyakrabban két eljárással végzik:

Az első eljárás során sósavas (HCl) vas(III)-kloriddal (FeCl3) lemarják a megvédetlen rézfóliát. A sárgaréz-ötvözet cink része a sósavval reagál, így erre nem fogy a vas(III)-klorid. A folyamat kémiai egyenlete a következő:

A másik eljárás során hidrogén-peroxidos (H2O2) sósavat használnak. A rézfóliát a keletkező naszcens klór (Cl) támadja meg. Az eljárás veszélyesebb, mérgező klórgáz fejlődhet, valamint a vegyszer nem regenerálható, azonban gyorsabb. Ma ezeket az eljárásokat csak a kis számban vagy házilag gyártott paneleknél használják.

A panelra maratásálló filctollal rajzoljuk fel a nyomtatott áramköri rajzot. Ennek köszönhetően a keverék lemarja a panelról az összes réz felületet, kivéve ott, ahol a filctollal befestettük. Ha elkészültünk vele, győződjünk meg róla, hogy az alkatrészek lábai elférnek-e a helyükön. Ha minden rendben van, akkor egy műanyag tálba öntsünk sósavat és hidrogén-peroxidot az alábbi összetételben:200 ml sósav, kb. 35%-os;30 ml hidrogén-peroxid, 30%;

Most tegyük bele a panelt rajzolattal felfelé a keverékbe. Azért kell felfelé néznie, hogy láthassuk a folyamatot. A maratás időtartama kb. 5 perc. Ez az idő persze függ a maratandó részek nagyságától, a hidrogén-peroxid koncentrációjától. A folyamat gyorsítható, ha lassan mozgassuk a tálkát.


~ 24 ~

Ha a keverék teljesen lemart minden réz felületet, akkor egy vonalzóval vegyük ki a panelt a tálkából, majd folyóvíz alatt mossuk meg. A panelen csupán a filccel berajzolt vonalak maradtak meg. Töröljük le alkohollal a vonalakat. Most már látszanak az alatta levő réz vezetősávok.

A következő lépés a panel kifúrása lesz. Vegyünk elő egy panelfúrót, amibe egy 1 mm-es fúrófejet fogjunk be. A csomópontoknál furkáljuk ki a lukakat, ügyelve az alkatrészek


~ 25 ~

lábtávolságaira. Főleg az IC-nél legyünk különösen körültekintőek.

A következő munkafolyamat a forrasztás. Szükségünk lesz egy forrasztópákára, forrasztóónra és ónpasztára. Alapvető szabály, hogy mindig a legkisebb alkatrészekkel (átkötések, ellenállások, diódák) kezdjük a forrasztást és mindig belülről haladunk kifelé. Következhetnek a kisebb kondenzátorok, tranzisztorok. A tranzisztoroknál, kondenzátoroknál, diódáknál és az IC-nél ügyeljünk a polaritásra(+,-) illetve a lábkiosztásra.

Ha sikeresen beforrasztottuk az alkatrészeket, beköthessük a huzalokat. A huzalok lehetőleg ne legyenek azonos színűek, hanem különbözzenek, ezzel elősegítve a későbbi könnyebb eligazodást rajtuk.


~ 26 ~

Elvégezhetünk egy próbaüzemet is, kössünk az erősítő bemenetére jelet egy árnyékolt vezeték segítségével. Ügyeljünk a föld (massza) és a jelvezetékek bekötésére. A föld lesz az erősítő negatív bemenete, a jel pedig a pozitív.

Kössük be a tápláláshoz szükséges huzalokat, ügyelve e helyes polaritásra! Illetve a kimenetre a hangszórót. Az IC-re mindenféleképpen szereljünk hűtőbordát, mert gyorsan melegszik és ez tönkreteheti.

Kapcsoljuk be az erősítőt és győződjünk meg róla, hogy működik-e. Ha minden rendben, leellenőrizhetjük az alkatrészeket, hogy nehogy valamelyik melegedjen. Ha mégis melegszik valami, akkor valahol rosszul lett valami beforrasztva.


~ 27 ~

Összefoglaló

Akinek közepes teljesítménykategóriába tartozó kis, helytakarékos végfokra van szüksége, annak az STK erősítőmodulok kiválóan megfelelhetnek. Ezek a modulok minőségi szempontból igen jók, ám áruk meglehetősen borsos. Házi építésű alternatívaként kínálkozik az itt bemutatásra kerülő igen kompakt kapcsolás, mely kedvező árfekvésű és a műszaki adatok táblázatából láthatóan igen szép mérési eredményeket mutat.


~ 28 ~

Felhasznált irodalom

http://hobbielektronika.hu

http://wikipedia.hu

Elektor magazin

Praktična Elektronika 7


Documents

Erősítőkészítés házilag