Nikolái Troshin

Un simple amplificador de potencia de germanio.

Recientemente, ha habido un notable aumento en el interés por los amplificadores de potencia basados ​​en transistores de germanio. Existe la opinión de que el sonido de estos amplificadores es más suave, que recuerda al "sonido de válvulas".
Les llamo la atención sobre dos circuitos simples de amplificadores de potencia de baja frecuencia que utilizan transistores de germanio, que probé hace algún tiempo.

Aquí se utilizan soluciones de circuitos más modernas que las utilizadas en los años 70, cuando se utilizaba el “germanio”. Esto hizo posible obtener una potencia decente con buena calidad de sonido.
El circuito de la figura siguiente es una versión reelaborada del amplificador de baja frecuencia para “germanio” de mi artículo en la revista Radio No. 8, 1989 (págs. 51-55).

La potencia de salida de este amplificador es de 30 W con una impedancia de carga del altavoz de 4 ohmios y de aproximadamente 18 W con una impedancia de carga de 8 ohmios.
La tensión de alimentación del amplificador (alimentación U) es bipolar ±25 V;

Algunas palabras sobre los detalles:

A la hora de montar un amplificador, es recomendable utilizar condensadores de mica como condensadores constantes (además de los electrolíticos). Por ejemplo, el tipo de CSR, como se muestra a continuación en la figura.

Los transistores MP40A se pueden reemplazar con transistores MP21, MP25, MP26. Transistores GT402G - en GT402V; GT404G - a GT404V;
A los transistores de salida GT806 se les puede asignar cualquier índice de letras. No recomiendo usar transistores de baja frecuencia como P210, P216, P217 en este circuito, ya que a frecuencias superiores a 10 kHz funcionan bastante mal aquí (se nota la distorsión), aparentemente debido a la falta de amplificación de corriente en las altas frecuencias.

El área de los radiadores para los transistores de salida debe ser de al menos 200 cm2, para los transistores preterminales, de al menos 10 cm2.
Para los transistores del tipo GT402, es conveniente fabricar radiadores a partir de una placa de cobre (latón) o aluminio, de 0,5 mm de espesor y de 44x26,5 mm de tamaño.

La placa se corta siguiendo las líneas, luego a esta pieza se le da forma de tubo, utilizando para ello cualquier mandril cilíndrico adecuado (por ejemplo, un taladro).
Después de eso, la pieza de trabajo (1) se coloca firmemente en el cuerpo del transistor (2) y se presiona con un anillo de resorte (3), habiendo doblado previamente las orejas de montaje laterales.

El anillo está fabricado de alambre de acero con un diámetro de 0,5-1,0 mm. En lugar de un anillo, puedes usar una venda de alambre de cobre.
Ahora solo queda doblar las orejas laterales desde abajo para unir el radiador al cuerpo del transistor y doblar las plumas cortadas en el ángulo deseado.

También se puede fabricar un radiador similar a partir de un tubo de cobre con un diámetro de 8 mm. Cortar un trozo de 6...7 cm, cortar el tubo en toda su longitud por un lado. A continuación, cortamos el tubo en 4 partes de la mitad de su longitud, doblamos estas partes en forma de pétalos y las colocamos firmemente sobre el transistor.

Dado que el diámetro del cuerpo del transistor es de aproximadamente 8,2 mm, debido a la ranura a lo largo de toda la longitud del tubo, encajará firmemente en el transistor y se sujetará a su cuerpo debido a sus propiedades elásticas.
Las resistencias en los emisores de la etapa de salida son bobinadas con una potencia de 5 W o del tipo MLT-2 de 3 ohmios, 3 piezas en paralelo. No recomiendo el uso de películas importadas: se queman instantáneamente y de manera imperceptible, lo que provoca la falla de varios transistores a la vez.

Configuración:

Configurar un amplificador ensamblado correctamente a partir de elementos útiles se reduce a configurar la corriente de reposo de la etapa de salida a 100 mA usando una resistencia de recorte (es conveniente controlar la resistencia del emisor de 1 ohmio - voltaje 100 mV).
Es recomendable pegar o presionar el diodo VD1 al disipador de calor del transistor de salida, lo que contribuye a una mejor estabilización térmica. Sin embargo, si no se hace esto, la corriente de reposo de la etapa de salida de 100 mA fríos a 300 mA calientes cambia, en general, no de forma catastrófica.

Importante: Antes de encenderlo por primera vez, debe configurar la resistencia de recorte a resistencia cero.
Después del ajuste, es recomendable retirar la resistencia de recorte del circuito, medir su resistencia real y sustituirla por una constante.

La pieza más escasa para montar un amplificador según el esquema anterior son los transistores de germanio de salida GT806. Incluso en los brillantes tiempos soviéticos no era tan fácil adquirirlos, y ahora probablemente sea aún más difícil. Es mucho más fácil encontrar transistores de germanio de los tipos P213-P217, P210.
Si por alguna razón no puede comprar transistores GT806, le ofrecemos otro circuito amplificador, donde puede utilizar los P213-P217, P210 antes mencionados como transistores de salida.

Este esquema es una modernización del primer esquema. La potencia de salida de este amplificador es de 50 W con una carga de 4 ohmios y de 30 W con una carga de 8 ohmios.
La tensión de alimentación de este amplificador (alimentación U) también es bipolar y es de ±27 V;
Rango de frecuencia de funcionamiento 20 Hz…20 kHz:

¿Qué cambios se han realizado en este esquema?
Se agregaron dos fuentes de corriente al “amplificador de voltaje” y otra etapa al “amplificador de corriente”.
El uso de otra etapa de amplificación en transistores P605 de frecuencia bastante alta hizo posible descargar un poco los transistores GT402-GT404 y potenciar el muy lento P210.

Resultó muy bien. Con una señal de entrada de 20 kHz y con una potencia de salida de 50 W, la distorsión en la carga prácticamente no se nota (en la pantalla del osciloscopio).
Las distorsiones mínimas y apenas perceptibles de la forma de la señal de salida con los transistores del tipo P210 se producen sólo a frecuencias de aproximadamente 20 kHz con una potencia de 50 vatios. En frecuencias inferiores a 20 kHz y potencias inferiores a 50 W, la distorsión no se nota.
En una señal musical real, tales potencias a frecuencias tan altas generalmente no existen, por lo que no noté ninguna diferencia en el sonido (de oído) de un amplificador con transistores GT806 y transistores P210.
Sin embargo, con transistores como el GT806, si lo miras con un osciloscopio, el amplificador sigue funcionando mejor.

Con una carga de 8 Ohm en este amplificador, también es posible utilizar los transistores de salida P216...P217, e incluso P213...P215. En el último caso, será necesario reducir la tensión de alimentación del amplificador a ±23 V. Por supuesto, la potencia de salida también disminuirá.
Un aumento en la fuente de alimentación conduce a un aumento en la potencia de salida, y creo que el circuito amplificador en la segunda opción tiene ese potencial (reserva), sin embargo, no tenté al destino con experimentos.

Para este amplificador se requieren los siguientes radiadores: para transistores de salida con un área de disipación de al menos 300 cm2, para presalida P605, al menos 30 cm2, e incluso para GT402, GT404 (con una resistencia de carga de 4 ohmios) también son necesarios.
Para los transistores GT402-404, puedes hacerlo más fácilmente;
Tome alambre de cobre (sin aislamiento) con un diámetro de 0,5-0,8, enrolle el cable vuelta a vuelta en un mandril redondo (4-6 mm de diámetro), doble el devanado resultante formando un anillo (con un diámetro interno menor que el diámetro del cuerpo del transistor), conecta los extremos soldando y coloca el “donut” resultante en el cuerpo del transistor.

Será más eficiente enrollar el cable no en un mandril redondo, sino rectangular, ya que esto aumenta el área de contacto del cable con el cuerpo del transistor y, en consecuencia, aumenta la eficiencia de la eliminación de calor.
Además, para aumentar la eficiencia de la eliminación de calor de todo el amplificador, puede reducir el área de los radiadores y utilizar un enfriador de 12 V de la computadora para enfriar, alimentándolo con un voltaje de 7...8 V.

Los transistores P605 se pueden sustituir por P601...P609.
La configuración del segundo amplificador es similar a la descrita para el primer circuito.
Algunas palabras sobre los sistemas acústicos. Está claro que para obtener un buen sonido deben tener la potencia adecuada. También es recomendable, utilizando un generador de sonido, recorrer todo el rango de frecuencia a diferentes potencias. El sonido debe ser claro, sin sibilancias ni traqueteos. Especialmente, como me ha demostrado mi experiencia, esto es especialmente cierto para los altavoces de alta frecuencia como el S-90.

Si alguien tiene alguna duda sobre el diseño y montaje de amplificadores que pregunte, intentaré responderla si es posible.

¡Buena suerte a todos en vuestra creatividad y todo lo mejor!

Cansado de los diseños basados ​​en lámparas y componentes modernos, últimamente, en un impulso nostálgico, he estado jugando con diseños basados ​​en transistores de germanio.

Habiendo leído en foros que, supuestamente, debido a una tecnología de producción imperfecta, sus parámetros se degradan mucho con el tiempo, para comprobar mis reservas, incluso compré un medidor industrial L2-54 para los parámetros de transistores y diodos de baja potencia.

Probé más de cien copias diferentes de transistores y puedo observar con satisfacción que ni uno solo fue rechazado; todos corresponden a los datos de referencia con un margen de al menos una vez y media (y la mayoría de las veces con 2-3 veces). Así que no es ningún pecado emplearlos, especialmente porque en mi juventud muchos de ellos eran tan deseables como inaccesibles.

Y comenzamos tradicionalmente - con construcción ULF.

Varios receptores de radioaficionados populares hasta el día de hoy, por ejemplo, se fabrican con transistores de germanio y están diseñados para funcionar con auriculares de alta impedancia, que ahora son escasos. Los seguidores de emisores simples recomendados allí para aumentar la potencia de salida son capaces de proporcionar un sonido más o menos decente solo a auriculares conectados de baja impedancia (100-600 ohmios) o una carga de baja impedancia (auriculares o altavoces modernos de 4-16 ohmios), conectados a través de un transformador con un KTP de al menos 1/5 (1/25 de resistencia) y aún así, a niveles bajos, la distorsión de tipo escalonado tiene un fuerte efecto. Por supuesto, puede intentar instalar ULF modernos en circuitos integrados allí, pero requieren una fuente de alimentación positiva. Podemos ir aún más lejos y transferir los diseños a transistores modernos, pero... se pierde el “entusiasmo”, el sabor del tiempo, la “nostalgia”, así que este no es nuestro camino.

Un amplificador de potencia con retroalimentación profunda (Fig. 1 con un círculo azul), conectado en lugar de auriculares de alta impedancia, ayudará a mejorar significativamente la calidad del sonido para una carga de baja impedancia y garantizará una recepción de voz alta.

Como puede ver, su esquema es casi un clásico de los años 60-70. Una característica distintiva es la profunda retroalimentación (más de 32 dB) en corriente continua y alterna (a través de la resistencia R7), que garantiza una alta linealidad de amplificación (a niveles promedio de Kg menos del 0,5%, a niveles bajos (menos de 5 mW) y La potencia máxima (0,5 W) Kg alcanza el 2%). La activación algo inusual del control de volumen garantiza un aumento en la profundidad de la retroalimentación cuando se reduce el volumen, gracias a esto fue posible hacer que el ULF sea más económico (la corriente de reposo de todo el ULF PPP no es más que 7 mA) prácticamente sin distorsión de "paso". El condensador C6 limita la banda de paso a aproximadamente 3,5 kHz (¡sin él supera los 40 kHz!), lo que también reduce el nivel de ruido propio: el ULF es muy silencioso. ¡El nivel de ruido de salida es de aproximadamente 1,2 mV! (con el pin izquierdo C1 puesto a tierra). El Kus total de la entrada (desde el pin izquierdo C1) es de aproximadamente 8 mil. el nivel de ruido propio referido a la entrada es de aproximadamente 0,15 µV. Cuando se conecta a una fuente de señal real (LPF), debido al componente actual, el nivel de ruido intrínseco referido a la entrada aumenta a 0,3-0,4 µV.

La etapa de salida utiliza GT403 económico y confiable. El ULF es capaz de entregar alta potencia (hasta 2,5 W con una carga de 4 ohmios), pero luego necesitarás instalar transistores en los radiadores y/o usar uno más potente (P213, P214, etc.), pero en mi El aspecto de opinión, 0,5 W y la dinámica sensible moderna son suficientes “para los ojos” incluso cuando se escucha música. Para baja frecuencia son adecuados casi todos los transistores de baja frecuencia de germanio de la estructura correspondiente y al menos 40 transistores N21e (T2, T3, T4 - MP13-16, MP39-42 y T5 - MP9-11, MP35-38). amplificador. Si planea utilizar este ULF en PPP, entonces T1 debe ser silencioso (P27A, P28, MP39B). Para la etapa de salida, es aconsejable seleccionar los pares T4, T5 y T6, T7 con valores H21e cercanos (no peores que +-10%).

Debido al profundo DC OOS, los modos ULF se configuran automáticamente. Cuando lo encienda por primera vez, verifique la corriente de reposo (5-7 mA) y, si es necesario, alcance la requerida seleccionando un diodo más exitoso. Puedes simplificar este procedimiento si utilizas un multímetro chino. En el modo de prueba de diodo, pasa una corriente de aproximadamente 1 mA a través del diodo. Necesitamos una muestra con una caída de voltaje de aproximadamente 310-320 mV.

Para las pruebas se eligió un potente ULF diagrama de una PPP simple de doble banda RA3AAE. Hace tiempo que quería probarlo, pero de alguna manera nunca pude hacerlo, pero aquí está la oportunidad (¡hola!).

Inmediatamente hice pequeños ajustes al circuito (ver Fig. 3), que describiré aquí. Todo lo demás, incl. y el proceso de configuración, consulte el libro.

Como filtro de paso bajo de dos etapas, tradicionalmente he usado un cabezal de cinta universal, lo que aseguraba una mayor selectividad sobre el canal adyacente. La bobina del filtro de paso bajo tiene una capacidad propia bastante grande, por lo que carga significativamente el GPA, especialmente si no está enrollado con PELSHO, sino con un cable simple como PEV, PEL (incluidos los GU de grabadora). En este caso, la propia capacitancia de la bobina es tan grande que es muy problemático ejecutar un GPA con una amplitud normal en diodos; muchos colegas se han encontrado con esto. Por eso es mejor eliminar la señal VFO no de la salida de la bobina, sino de la bobina de comunicación, lo que elimina todos estos problemas y al mismo tiempo elimina por completo el contacto del voltaje VFO con la entrada ULF. Para no molestarme con el bobinado, encontré bobinas preparadas adecuadas y seguí probando el PPP y de repente me encontré con un "rastrillo" grave: al cambiar al rango de 40 m, la amplitud de la señal VFO en la bobina de comunicación disminuye por 2 veces! Vale, pensé, tal vez tenga granadas, es decir, bobinas, del sistema equivocado (¡hola!). Encontré los marcos y los rebobiné estrictamente según el autor (ver foto)

y aquí debemos rendir homenaje a Vladimir Timofeevich: sin movimientos adicionales, inmediatamente cayó en los rangos de frecuencia indicados, tanto los circuitos de entrada como el GPA.

Pero... el problema persiste, lo que significa que es imposible configurar de manera óptima el mezclador en ambos rangos: si configura la amplitud óptima en uno, en el otro los diodos estarán cerrados o casi constantemente abiertos. Sólo es posible una cierta opción de compromiso promedio para configurar la amplitud del VFO, cuando el mezclador funcionará más o menos en ambos rangos, pero con mayores pérdidas (hasta 6-10 dB). La solución al problema resultó ser sencilla: use un grupo de conmutación libre en el interruptor de palanca para cambiar la resistencia del emisor, que usaremos para establecer la amplitud óptima del GPA en cada rango. Para controlar y ajustar la amplitud óptima del GPA, utilizamos el mismo método que en.

Para hacer esto, cambie la salida izquierda (ver Fig. 3) del diodo D1 al capacitor auxiliar 0C1. El resultado es un rectificador clásico de duplicación de voltaje GPA. Este tipo de "voltímetro de RF incorporado" nos brinda la oportunidad de medir directamente los modos de funcionamiento de diodos específicos desde un GPA específico directamente en un circuito de trabajo. Al conectar un multímetro a 0C1 para monitorear en el modo de medición de voltaje de CC, seleccionar las resistencias del emisor (comenzando con R3 en el rango de 40 m, luego R5 en el rango de 80 m) logramos un voltaje de +0,8...+1 V; esto Sea el voltaje óptimo para los diodos 1N4148, KD522, 521, etc. Aquí está toda la configuración. Soldamos el cable del diodo nuevamente en su lugar y retiramos el circuito auxiliar. Ahora, con un mezclador en funcionamiento óptimo, es posible optimizar (aumentar) su conexión al circuito de entrada (el grifo no se realiza con 5, sino con 10 vueltas de L2), aumentando así la sensibilidad en 6-10 dB en ambos rangos.

Son posibles grandes ondulaciones de voltaje a lo largo del circuito de potencia de un potente ULF push-pull, especialmente cuando funciona con baterías. Por lo tanto, para alimentar el GPA, se utilizó un estabilizador de voltaje paramétrico económico en T4, donde se usó la unión del emisor con polarización inversa KT315 (que estaba disponible) como diodo zener. El voltaje de salida del estabilizador se selecciona del orden de -6..-6,5 V, lo que garantiza una frecuencia de sintonización estable cuando la batería está descargada hasta 7 V. Debido al voltaje de suministro reducido del GPA, el número de vueltas de la bobina de comunicación L3 aumenta a 8 vueltas. Pero con KT315, la variación en el voltaje de ruptura de la unión del emisor es bastante grande: el primero que apareció dio 7,5 V, un poco demasiado, el segundo dio 7 V (ver gráficos de)

– Eso ya es bueno, usando silicio KT209v como T4 obtuve el -6.3v requerido. Si no quiere molestarse con la selección, puede usar KT316 como T5, luego T4 debería ser germanio (MP39-42). Entonces tiene sentido unificar e instalar KT316 en el GPA (ver Fig. 4), lo que tendrá un efecto positivo en la estabilidad de la frecuencia del GPA. Esta es exactamente la opción que me funciona ahora.

"Ha pasado un tiempo desde que recogí damas..." O mejor dicho, quería decir que hace mucho que no monto amplificadores de transistores. Todas las lámparas, sí lámparas, ya sabes. Y luego, gracias a nuestro amable equipo y participación, compré un par de tablas para ensamblar. Los pagos son separados.

Los pagos llegaron rápidamente. Igor (Datagor) envió rápidamente documentación con un diagrama, descripción del montaje y configuración del amplificador. El kit es bueno para todos, el esquema es clásico, probado y testado. Pero fui vencido por la codicia. 4,5 vatios por canal no serán suficientes. Quiero al menos 10 W, y no porque escuche música a todo volumen (con mi sensibilidad acústica de 90 dB y 2 W es suficiente), sino... para que así sea.

Circuito amplificador de potencia

Así es como se ve mi circuito amplificador final. Las denominaciones cambiadas se indican en rojo.

Ni un solo abogado ha podido eludir las leyes de Ohm y Joule-Lenz, y para aumentar la potencia de salida del UMZCH, es necesario aumentar su voltaje de suministro. Hagámoslo al menos dos veces, hasta 30 Voltios. No podrás hacer esto de inmediato. Los transistores P416 y MP39B, que se utilizan en el circuito original, tienen un voltaje máximo permitido de 15 voltios.

Tuve que sacar del estante la antigua edición de 1978 del Amateur Radio Handbook y profundizar en el estudio de los parámetros de los transistores de germanio de las series MP y GT, al mismo tiempo que excavaba las cajas con piezas.

Buscaba transistores con parámetros cercanos a los utilizados en el circuito, pero con un voltaje máximo permitido de al menos 30 Voltios.

Tras realizar este apasionante trabajo de investigación, se encontraron los candidatos necesarios. Para la entrada, en lugar del P416, el principal candidato fue el transistor GT321D.
Se decidió reemplazar el par MP39B + MP37A por un par similar MP14A + MP10B. Los transistores de germanio de la serie MP con números del 9 al 16 son "equipos militares", transistores para equipos especiales. A diferencia de sus análogos con números del 35 al 42, que están destinados a equipos de amplia aplicación.

En la salida, decidí utilizar transistores GT906A de alta frecuencia. Hubo varias razones para esto, la principal es la presencia de un suministro de estos transistores en mi mesita de noche. La segunda razón es el alto coeficiente de transferencia de corriente. Durante el funcionamiento, los transistores de la etapa preliminar se "esforzarán" menos para accionar los transistores de salida, lo que debería reducir su calentamiento y tener un efecto positivo en el nivel de distorsión del amplificador.

El siguiente paso, que también es importante, es la selección de transistores en pares según el coeficiente de transferencia de corriente h21e. Al principio intenté hacer esto con un probador chino normal, pero los resultados de la medición me parecieron algo extraños y claramente sobreestimados. Además, el probador chino claramente no pudo medir los parámetros de transistores potentes.

Tuve que sacar del estante el viejo dispositivo PPT de la era soviética.

Con su ayuda, se seleccionaron un par de transistores GT321D con h21e = 120 y dos pares MP10B + MP14A con h21e aproximadamente 40. De una docena de transistores 1T906A, logramos seleccionar 3 piezas. con beta 76 y un par con beta 78. Aún así, la serie 1T pasó por una selección más seria de parámetros durante la fabricación.

Después de seleccionar los transistores, ensamblar las placas de circuito impreso según las instrucciones de Datagor no llevó mucho tiempo. También debemos prestar atención al voltaje de los condensadores electrolíticos. No debe ser inferior al voltaje de suministro del amplificador seleccionado.
Usé condensadores de 35 voltios.

Como planeaba obtener más potencia del amplificador, fue necesario aumentar la capacidad del condensador de acoplamiento de salida al menos dos veces. Un condensador de esta clasificación ya no cabía en la placa. En su lugar, soldé un par de terminales de tornillo para poder conectar cualquier condensador que quisiera en los cables, independientemente de su tamaño.

Otro problema importante fue la organización de la refrigeración de los transistores de salida. Encontré un par de radiadores idénticos, bastante grandes, pero fueron diseñados para acomodar transistores modernos en la carcasa TO-220.
Encontré una solución en fuentes de alimentación de computadoras viejas quemadas. Un par de radiadores hechos de aluminio de 4 mm de espesor, a los que fijé transistores GT906 a través de juntas aislantes, y estos radiadores, con un extremo ancho, se atornillaron con pasta térmica a radiadores grandes.

Los tableros amplificadores también se fijaron a los mismos radiadores mediante esquinas metálicas. Entre las aletas del disipador de calor de la computadora, cerca de los transistores de salida, se coloca convenientemente un diodo D310, que garantiza la estabilidad térmica del amplificador. Sin dudarlo, lo llené con pegamento termofusible chino.

Primero encienda, configurando el amplificador.

Es hora de encender y probar los amplificadores ensamblados por primera vez. Hice esto usando una fuente de alimentación de laboratorio con limitación de corriente.

Al principio lo configuré con una tensión de alimentación de 15 voltios. Configuré la corriente de reposo del amplificador en 100 mA, equilibré la salida para que tuviera exactamente la mitad del voltaje de suministro y luego comencé gradualmente a aumentar el voltaje de suministro a los 30 voltios requeridos.

Durante esta operación, fue necesario cambiar ligeramente los valores de algunas resistencias, porque... A medida que aumentó el voltaje de suministro, la corriente de reposo comenzó a aumentar bruscamente. Sin una fuente de alimentación limitadora de corriente, probablemente habría perdido más de un par de transistores de salida. Pero todo salió bien.

Algunas medidas

Después de configurar los modos DC, conecté un generador y un osciloscopio al amplificador. Dio una señal. En la salida, la limitación de la señal (color azul) ocurre con una amplitud de aproximadamente 12 voltios con una carga de 4 ohmios, y esto corresponde a potencia de salida 18W. ¡¡¡Hurra!!! :yahoo:
La amplitud de la señal en la entrada (amarilla) es de aproximadamente 1,5 voltios. Es decir, el amplificador tiene una sensibilidad de aproximadamente 1 voltio RMS.

Banda de frecuencia Yo también estaba contento. Casi no hay rollover de 15 Hz a 60 kHz. Si quitáramos los condensadores de 100 pF del circuito de retroalimentación y de la entrada, probablemente sería aún más ancho.

¡Justo lo que necesitas! Esto corresponde exactamente al nivel de señal de salida de la tarjeta de sonido de la computadora, que se utilizará como fuente de señal principal.

Verifiqué qué corriente máxima consume el amplificador. Cuando se aplica a la entrada una señal rectangular con una frecuencia de 10 kHz y una amplitud de 1,5 V, el amplificador consume un poco menos de 2 A de corriente de la fuente de alimentación.

Ahora es el momento de la prueba de choque. Instalo fusibles de 1,5 A en los soportes, configuro el límite de corriente máximo posible en la fuente de alimentación (tengo 5 A) y aplico una onda sinusoidal con una frecuencia de 10 kHz a la entrada. Subo la potencia al máximo cuando la señal comienza a limitarse. Después de esto, uso un destornillador para hacer un cortocircuito en la carga. El fusible se quema. Reemplazo el fusible por uno nuevo, enciendo el amplificador nuevamente: ¡los transistores de salida están intactos! Después de quemar tres fusibles (dos en una placa amplificadora y uno en la otra), decidí que había pasado la prueba de confiabilidad y ahora podía proceder al ensamblaje final del amplificador en la carcasa.

Montaje general del amplificador.

Hago ajustes preliminares y empiezo a trabajar en metal para asegurar todas las partes de la carrocería.

El transformador de potencia es toroidal. Con el terrible nombre BY5.702.010-02, cuyo objetivo era confundir a un enemigo potencial. El transformador produce 20 voltios en la salida. No pude encontrar los parámetros actuales de este devanado, pero mantiene el calor de la lámpara GM-70 (que es de 3,5 A) sin forzarse ni sobrecalentarse. Así que para alimentar dos canales de este amplificador, tiene potencia suficiente incluso con reserva.

También utilicé diodos rectificadores de germanio D305 (10 A, 50 V). Así, fue posible montar un amplificador en el que no hay ni una sola pieza de silicio. Todo está según el Feng Shui.

Condensadores de filtro - 2 uds. 10000 µF cada uno. Uno habría sido suficiente, pero, como escribí al principio, la codicia se apoderó de él y, además, había espacio en el edificio.

Instalé en paralelo a la salida tres condensadores de 1000 μF 63 V. Los condensadores son de alta calidad, del fabricante japonés Matsushita.

Una vez que todos los componentes estén bien sujetos en la carcasa, solo queda conectarlos entre sí con cables, sin mezclar nada. Realicé la instalación utilizando un núcleo de cobre con una sección transversal de 0,5 mm cuadrados en aislamiento de silicona resistente al calor. Tomé este cable del cable que se usa para las alarmas contra incendios. Lo recomiendo para su uso. Debido a que el cable es rígido, se puede colocar de manera uniforme y ordenada en la carcasa sin mucho esfuerzo.

A finales del siglo pasado, el químico alemán K.A. Winkler descubrió un elemento cuya existencia había sido predicha de antemano por D.I. Mendeleev. Y el 1 de julio de 1948 apareció un breve artículo en el sótano del periódico New York Times bajo el título "La fabricación del transistor". Informó sobre la invención de "un dispositivo electrónico capaz de reemplazar los tubos de vacío convencionales en la ingeniería de radio".

Por supuesto, los primeros transistores fueron el germanio, y fue este elemento el que supuso una auténtica revolución en la ingeniería de radio. No discutamos si los conocedores de la música se beneficiaron de la transición de las válvulas a los transistores; estas discusiones ya se han vuelto bastante aburridas. Será mejor que nos hagamos otra pregunta no menos apremiante: ¿benefició el sonido la siguiente ronda de evolución, cuando los dispositivos de silicio reemplazaron a los de germanio? El siglo pasado duró poco y no dejaron atrás, como las lámparas, un patrimonio sonoro tangible. Ahora los transistores de germanio no se producen en ningún país y rara vez se recuerdan. Pero en vano. Creo que cualquier transistor de silicio, ya sea bipolar o de efecto de campo, de alta o baja frecuencia, de pequeña señal o de alta potencia, es menos adecuado para la reproducción de sonido de alta calidad que el germanio. Primero, veamos las propiedades físicas de ambos elementos.*

* Publicado por H. J. Fisher, Transistortechnik fur Den Funkamateur. Traducción de A.V. Bezrukova, M., MRB, 1966.

Propiedades	Germanio	Silicio
Densidad, g/cm 3	5,323	2,330
Peso atomico	72,60	28,08
Número de átomos en 1 cm 3	4,42*10 22	4,96*10 22
Banda prohibida, EV	0,72	1,1
Constante dieléctrica	16	12
Punto de fusión, °C	937,2	1420
Conductividad térmica, cal/cm X seg X grados	0,14	0,20
Movilidad electrónica, cm 2 /seg*V	3800	1300
Movilidad de los agujeros, cm 2 /seg*V	1800	500
Vida útil del electrón, μs	100 - 1000	50 - 500
Camino libre medio del electrón, cm	0,3	0,1
Camino libre del agujero, cm	0,07 - 0,02	0,02 - 0,06

La tabla muestra que la movilidad de los electrones y los huecos, la vida útil de los electrones, así como el camino libre medio de los electrones y los huecos son significativamente mayores en el germanio, y la banda prohibida es menor que en el silicio. También se sabe que la caída de voltaje en la unión p-n es de 0,1 - 0,3 V, y en n-p - 0,6 - 0,7 V, de lo que podemos concluir que el germanio es un "conductor" mucho mejor que el silicio y, por lo tanto, la etapa de amplificación en un transistor p-n-p tiene una pérdida de energía sonora significativamente menor que uno similar en n-p-n. Surge la pregunta: ¿por qué se detuvo la producción de semiconductores de germanio? En primer lugar, porque según algunos criterios, el Si es mucho más preferible, ya que puede funcionar a temperaturas de hasta 150 grados. (Ge - 85), y sus propiedades de frecuencia son incomparablemente mejores. La segunda razón es puramente económica. Las reservas de silicio en el planeta son prácticamente ilimitadas, mientras que el germanio es un elemento bastante raro, la tecnología para obtenerlo y purificarlo es mucho más cara.

Mientras tanto, para su uso en equipos de audio domésticos, las ventajas mencionadas del silicio son absolutamente obvias, mientras que las propiedades del germanio, por el contrario, son extremadamente atractivas. Además, en nuestro país hay muchísimos transistores de germanio y sus precios son simplemente ridículos.**

** Preveo que tras la publicación de este artículo los precios en los mercados de radio pueden subir, como ya ha ocurrido con algunos tipos de lámparas y microcircuitos - Aprox. ed.

Entonces, comencemos a mirar los circuitos amplificadores basados ​​​​en semiconductores de germanio. Pero primero, algunos principios, cuyo cumplimiento es extremadamente importante para obtener un sonido verdaderamente de alta calidad.

1. No debe haber ni un solo semiconductor de silicio en el circuito amplificador.
2. La instalación se realiza de forma volumétrica con bisagras, aprovechando al máximo los cables de las propias piezas. Las placas de circuito impreso degradan significativamente el sonido.
3. El número de transistores en el amplificador debe ser el menor posible.
4. Los transistores deben seleccionarse en pares no sólo para los brazos superior e inferior de la etapa de salida, sino también para ambos canales. Por tanto, será necesario seleccionar 4 ejemplares con los valores de h21e más cercanos posibles (al menos 100) y un Iko mínimo.
5. El núcleo del transformador de potencia está hecho de placas Ш con una sección transversal de al menos 15 cm 2. Es muy recomendable proporcionar un devanado de pantalla que esté conectado a tierra.

Esquema nº 1, minimalista.

El principio no es nuevo; este tipo de circuitos eran muy populares en los años sesenta. En mi opinión, esta es casi la única configuración de un amplificador sin transformador que corresponde a los cánones de los audiófilos. Gracias a su sencillez, permite conseguir una alta calidad de sonido a un coste mínimo. El autor sólo lo ha adaptado a los requisitos modernos del High End Audio.

Configurar el amplificador es muy sencillo. Primero, configuramos la resistencia R2 a la mitad del voltaje de suministro en el "menos" del capacitor C7. Luego seleccionamos R13 para que el miliamperímetro conectado al circuito colector de los transistores de salida muestre una corriente de reposo de 40 a 50 mA, no más. Al aplicar una señal a la entrada, debes asegurarte de que no se produzca autoexcitación, aunque esto es poco probable. Sin embargo, si se notan signos de generación de RF en la pantalla del osciloscopio, intente aumentar la capacitancia del condensador C5. Para un funcionamiento estable del amplificador cuando cambia la temperatura, los diodos VD1, 2 deben lubricarse con pasta termoconductora y presionarse contra uno de los transistores de salida. Estos últimos se instalan sobre disipadores de calor con una superficie mínima de 200 cm2.

Esquema No. 2, mejorado

El primer circuito tenía una etapa de salida casi complementaria, ya que hace 40 años la industria no producía transistores de germanio de alta potencia con estructura n-p-n. Los pares complementarios GT703 (p-n-p) y GT705 (n-p-n) aparecieron recién en los años 70, lo que permitió mejorar el circuito de la etapa de salida. Pero el mundo está lejos de ser perfecto: para los tipos enumerados anteriormente, la corriente máxima del colector es de solo 3,5 A (para P217V Ik max = 7,5 A). Por lo tanto, puedes usarlos en el esquema solo colocando dos por hombro. Esto, de hecho, es lo que distingue al No. 2, excepto que la polaridad de la fuente de alimentación es opuesta. Y el amplificador de voltaje (VT1), respectivamente, se implementa en un transistor de diferente conductividad.

El circuito está configurado exactamente de la misma manera, incluso la corriente de reposo de la etapa de salida es la misma.

Brevemente sobre la fuente de alimentación.

Para obtener una alta calidad de sonido, tendrás que buscar en los contenedores 4 diodos de germanio D305. Otros no se recomiendan estrictamente. Los conectamos con un puente, los derivamos con mica KSO a 0,01 μF y luego instalamos 8 condensadores de 1000 μF X 63 V (el mismo K50-29 o Philips), que también derivamos con mica. No es necesario aumentar la capacidad: el equilibrio tonal disminuye y se pierde aire.

Los parámetros de ambos circuitos son aproximadamente los mismos: potencia de salida de 20 W en una carga de 4 ohmios con una distorsión del 0,1 al 0,2%. Por supuesto, estos números no dicen mucho sobre el sonido. De una cosa estoy seguro: después de escuchar un amplificador bien hecho con uno de estos circuitos, es poco probable que vuelvas a los transistores de silicio.

abril de 2003

Del editor:

Escuchamos el prototipo de Jean de la primera versión del amplificador. La primera impresión es inusual. El sonido es en parte transistor (buen control de carga, graves claros, unidad convincente), en parte válvulas (falta de aspereza, aire, delicadeza, si se quiere). El amplificador se enciende, pero no irrita la intrusión. Hay suficiente potencia para hacer funcionar altavoces de suelo con una sensibilidad de 90 dB a un volumen insoportable sin el más mínimo signo de saturación. Lo interesante es que el equilibrio tonal en los diferentes niveles permanece casi sin cambios.

Este es el resultado de un diseño cuidadoso y detalles cuidadosamente seleccionados. Teniendo en cuenta que un juego de transistores costará cincuenta rublos (aunque, si no tiene mucha suerte, seleccionar pares puede requerir varias docenas, dependiendo del lote que encuentre), no escatime en otros elementos, especialmente en condensadores.

En solo un par de horas, se montó un canal de amplificador en una placa para el análisis del circuito. En la salida se instalaron transistores de germanio americanos Altec AU108 con una frecuencia de corte de 3 MHz. Al mismo tiempo, la banda de paso a un nivel de 0,5 dB era de 10 Hz - 27 kHz, la distorsión a una potencia de 15 W fue de aproximadamente el 0,2%. Dominó el tercer armónico, pero también se observaron emisiones de órdenes superiores, hasta el undécimo. Con los transistores GT-705D (Fgr. = 10 kHz), la situación era algo diferente: la banda se redujo a 18 kHz, pero los armónicos por encima del quinto no eran visibles en absoluto en la pantalla del analizador. El sonido también cambió: de alguna manera se calentó, se suavizó, pero la "plata" que antes brillaba se desvaneció. Por tanto, la primera opción se puede recomendar para acústica con tweeters "suaves" y la segunda, con emisores piezoeléctricos o de titanio. La naturaleza de la distorsión depende de la calidad de los condensadores C7 y C6 en los circuitos 1 y 2, respectivamente. Pero su unión con la mica y la película no se nota mucho de oído.

Las desventajas del circuito incluyen la baja resistencia de entrada (aproximadamente 2 kOhm en la posición superior del control de volumen), que puede sobrecargar el búfer de salida de la fuente de señal. El segundo punto es que el nivel de distorsión depende en gran medida de las características y el modo del primer transistor. Para aumentar la linealidad de la etapa de entrada, tiene sentido introducir dos amplificadores de voltios para alimentar los circuitos colector y emisor T1. Para hacer esto, se fabrican dos estabilizadores independientes adicionales con un voltaje de salida de 3 V. El "más" de uno está conectado al bus de alimentación - 40 V (todas las explicaciones se dan para el circuito 1, para el otro circuito la polaridad está invertida) , y el "menos" se suministra al pasador superior R4 . La resistencia R7 y el condensador C6 están excluidos del circuito. La segunda fuente se enciende así: "menos" a tierra y "más" a los terminales inferiores de las resistencias R3 y R6. El condensador C4 permanece entre el emisor y tierra. Quizás valga la pena experimentar con una nutrición estabilizada. Cualquier cambio en la fuente de alimentación y en el circuito del amplificador afecta radicalmente el sonido, lo que abre amplias oportunidades para realizar ajustes.

Tabla 1. Piezas del amplificador
Resistencia
R1	10k	variable, ALPS tipo A
R2	68k	sintonización SP4-1
R3	3k9	1/4w	antes de Cristo, T1-4
R4	200	1/4w	-//-
R5	2k	1/4w	-//-
R6	100	1/4w	-//-
R7	47	1s	-//-
R8,R9	39	1s	-//-
R10, R11	1	5w	cable, C5 - 16MV
R12	10k	1/4w	antes de Cristo, T1-4
R13	20	1/4w	-//- seleccionado durante la configuración
Condensadores
C1		47 uF x 16 V	K50-29, Philips
C2		100 µF x 63 V	-//-
C3		1000 pF	RSC, SGM
C4		220 uF x 16 V	K50-29, Philips
C5		330 pF
C6		1000 uF x 63 V	K50-29, Philips
C7		4 x 1000 uF x 63 V	-//-
Semiconductores
VD1, VD2		D311
VT1, VT2		GT402G
VT3		GT404G
VT4, VT5		P214V

Tabla 2. Piezas del amplificador
Resistencia
R1	10k	variable, ALPS tipo A
R2	68k	sintonización, SP4-1
R3	3k9	1/4w	antes de Cristo, T1-4
R4	200	1/4w	-//-
R5	2k	1/4w	-//-
R6	100	1/4w	-//-
R7	47	1s	-//-
R8	20	1/4w	-//-, seleccionado durante la configuración
R9	82	1s	-//-
R10-R13	2	5w	cable, C5 - 16MV
R14	10k	1/4w	antes de Cristo, T1-4
Condensadores
C1		47 uF x 16 V	K50-29, Philips
C2		100 µF x 63 V	-//-
C3		1000 uF x 63 V	K50-29, Philips
C4		1000 pF	RSC, SGM
C5		220 uF x 16 V	K50-29, Philips
C6		4 x 1000 uF x 63 V	-//-
C7		330 pF	CSR, SGM, seleccionado durante la configuración
Semiconductores
VD1, VD2		D311
VT1, VT2		GT404G
VT3		GT402G
VT4, VT6		GT705D
VT5, VT7		GT703D

Hacemos un amplificador de audio con nuestras propias manos utilizando transistores de germanio.

Al revisar publicaciones en Internet, así como videos en YouTube, se puede notar un interés constante en ensamblar diseños relativamente simples de receptores de radio de varios tipos (conversión directa, regenerativos y otros) y amplificadores de audio que utilizan transistores, incluidos los de germanio.

Montar estructuras basadas en transistores de germanio es una especie de nostalgia, porque la era de los transistores de germanio terminó hace 30 años, al igual que su producción. Aunque los audiófilos todavía discuten hasta quedar roncos, ¿qué es mejor para la reproducción de sonido de alta fidelidad: el germanio o el silicio?

Dejemos los asuntos elevados y pasemos a la práctica...

Hay planes para repetir un par de diseños de receptores de radio simples (de conversión directa y regenerativos) para recepción en el rango de onda corta. Como sabes, un amplificador AF es un componente esencial de cualquier receptor de radio. Por lo tanto, se decidió fabricar primero la sonda ultrasónica.

El amplificador de baja frecuencia (o de audio, como usted prefiera) se fabricará como una unidad separada, por así decirlo, para todas las ocasiones...

Montaremos los transistores ultrasónicos utilizando transistores de germanio producidos en la URSS; afortunadamente, probablemente tengo cientos de tipos diferentes de ellos. Al parecer es hora de darles una segunda vida.

Para un receptor de radio no se necesita una gran potencia de salida ULF, basta con varios cientos de milivatios. La búsqueda de un circuito adecuado condujo a este diseño.

Este esquema resulta útil. Potencia de salida -0,5 W, todos los transistores son de germanio y también están disponibles, la respuesta de frecuencia está optimizada para receptores de radio (limitada anteriormente por una frecuencia de 3,5 kHz), ganancia bastante alta.

Diagrama esquemático del amplificador.

Todas las piezas necesarias para montar el amplificador no escasean. Los transistores MP37, MP39, MP41 fueron los primeros que tuvieron a mano. Se recomienda seleccionar los transistores de salida GT403 según su ganancia, pero yo no hice esto; tenía un par de nuevos del mismo lote, así que los tomé. El MP28 de entrada resultó ser una sola copia, pero útil.

Todos los transistores se verificaron con un óhmetro para verificar su capacidad de servicio. Al final resultó que, esto no es una garantía contra mal funcionamiento, pero más sobre eso a continuación... Utilicé condensadores electrolíticos importados, película C1, cerámica C5.

En el programa SprintLayout creamos el diseño de PCB. Vista desde el lateral de los conductores impresos.

En realidad, la placa de circuito impreso se fabrica utilizando LUT y se graba en cloruro férrico.

Soldamos todas las piezas necesarias. La placa del amplificador ensamblado se ve así.

Dado que la potencia de salida del amplificador es pequeña, no se necesitan radiadores para los transistores de salida. Apenas se calientan cuando trabajan.

Configuraciones del amplificador.

El amplificador ensamblado necesita algunos ajustes.

Después de suministrar energía de 9V, medimos el voltaje en los puntos de control, que se indican en el diagrama anterior. En el colector del transistor VT2, el voltaje era de menos 2,5 V cuando se necesitaba -3...4 V.

Seleccionando la resistencia R2 configuramos el voltaje requerido.

Con la etapa de preamplificación en los transistores VT1 y VT2 no hubo problemas de configuración. La situación es diferente con la etapa de salida. La medición del voltaje en el punto medio (el punto de conexión entre el emisor VT6 y el colector VT7) mostró un valor de menos 6 V. Un intento de cambiar el voltaje seleccionando las resistencias R7 o R8 no produjo los resultados deseados.

Además, se redujo la corriente de reposo total del amplificador: 4 mA en lugar de 5...7 mA. El culpable del mal funcionamiento resultó ser el transistor VT3. Aunque el óhmetro comprobó que funcionaba, se negó a funcionar en el circuito. Después de reemplazarlo, todos los modos de los transistores amplificadores se configuraron automáticamente de acuerdo con los indicados en el diagrama. En la tabla se indican los voltajes en los electrodos de los transistores de mi amplificador con un voltaje de alimentación de 9 V. Los voltajes se midieron con un probador DT830B en relación con el cable común.

La corriente de reposo del amplificador se establece seleccionando un diodo D2 de tipo D9. Con el primer diodo que encontré, obtuve una corriente de reposo de 5,2 mA, es decir. exactamente lo que se necesita.

Para comprobar el funcionamiento, aplicamos una tensión sinusoidal de 0,3 mV con una frecuencia de 1000 Hz desde el generador de audiofrecuencia G3-106.
En la foto, el nivel de voltaje de salida es de aproximadamente 0,3 V según el comparador. La señal se atenúa adicionalmente en 60 dB (1000 veces) mediante un divisor en la salida del generador.

A la salida del amplificador conectamos una carga: una resistencia MON-2 con una resistencia de 5,6 ohmios. Conectamos las sondas del osciloscopio en paralelo a la resistencia de carga. Observamos una sinusoide limpia y sin distorsiones.

En la pantalla del osciloscopio, el precio de la división vertical es -1V/div. Por lo tanto, la variación de voltaje es de 5 V. El voltaje efectivo es de 1,77 V. Teniendo estos números podemos calcular la ganancia de voltaje: La potencia de salida a una frecuencia de 1 kHz fue:

Vemos que los parámetros del amplificador corresponden a los declarados.

Está claro que estas mediciones no son del todo precisas, porque el osciloscopio no permite medir el voltaje con alta precisión (esta no es su tarea), pero para fines de radioaficionados esto no es tan importante.

El amplificador tiene una alta sensibilidad, por lo que cuando la entrada no está conectada en ningún lugar, el ruido y el fondo de voltaje alterno se pueden escuchar silenciosamente en el altavoz.

Cuando se cortocircuita la entrada, todos los ruidos extraños desaparecen.

Oscilograma de voltaje de ruido en la salida del amplificador con una entrada en cortocircuito:

El valor de la división vertical es -20 mV/div. El ruido y la oscilación del voltaje de fondo son de aproximadamente 30 mV. El voltaje de ruido efectivo es de 10 mV.

En otras palabras, el amplificador es bastante silencioso. Aunque el artículo del autor indica un nivel de ruido de -1,2 mV. Quizás, en mi caso, influyó el diseño no del todo exitoso de la placa de circuito impreso.

Al suministrar un voltaje alterno de diferentes frecuencias a la entrada del amplificador a un nivel constante y monitorear el voltaje de salida a través de la carga con un osciloscopio, podemos obtener una gráfica de la respuesta amplitud-frecuencia de un ULF determinado.