Nikolai Troshin

Um amplificador de potência simples de germânio.

Recentemente, tem havido um aumento notável no interesse em amplificadores de potência baseados em transistores de germânio. Existe a opinião de que o som desses amplificadores é mais suave, lembrando o “som valvulado”.
Chamo a sua atenção para dois circuitos simples de amplificadores de potência de baixa frequência usando transistores de germânio, que testei há algum tempo.

Aqui são utilizadas soluções de circuito mais modernas do que aquelas usadas na década de 70, quando o “germânio” estava em uso. Isso possibilitou obter potência decente com boa qualidade de som.
O circuito na figura abaixo é uma versão reformulada do amplificador de baixa frequência para “germânio” do meu artigo na revista Radio nº 8, 1989 (pp. 51-55).

A potência de saída deste amplificador é de 30 W com impedância de carga do alto-falante de 4 ohms e aproximadamente 18 W com impedância de carga de 8 ohms.
A tensão de alimentação do amplificador (alimentação U) é bipolar ±25 V;

Algumas palavras sobre os detalhes:

Na montagem de um amplificador, é aconselhável utilizar capacitores de mica como capacitores constantes (além dos eletrolíticos). Por exemplo, o tipo CSR, como abaixo na figura.

Os transistores MP40A podem ser substituídos por transistores MP21, MP25, MP26. Transistores GT402G - em GT402V; GT404G - para GT404V;
Os transistores de saída GT806 podem receber qualquer índice de letra. Não recomendo o uso de transistores de baixa frequência como P210, P216, P217 neste circuito, pois em frequências acima de 10 kHz eles funcionam muito mal aqui (a distorção é perceptível), aparentemente devido à falta de amplificação de corrente em altas frequências.

A área dos radiadores para transistores de saída deve ser de pelo menos 200 cm2, para transistores pré-terminais - pelo menos 10 cm2.
Para transistores do tipo GT402, é conveniente fazer radiadores em placa de cobre (latão) ou alumínio, com 0,5 mm de espessura e tamanho 44x26,5 mm.

A placa é cortada ao longo das linhas, a seguir esta peça é moldada em um tubo, utilizando para esse fim qualquer mandril cilíndrico adequado (por exemplo, uma broca).
Em seguida, a peça (1) é firmemente colocada no corpo do transistor (2) e pressionada com um anel elástico (3), tendo previamente dobrado as orelhas de montagem laterais.

O anel é feito de fio de aço com diâmetro de 0,5-1,0 mm. Em vez de um anel, você pode usar uma bandagem de fio de cobre.
Agora só falta dobrar as orelhas laterais por baixo para prender o radiador ao corpo do transistor e dobrar as penas cortadas no ângulo desejado.

Um radiador semelhante também pode ser feito de um tubo de cobre com diâmetro de 8 mm. Corte um pedaço de 6...7 cm, corte o tubo em todo o comprimento de um lado. A seguir, cortamos o tubo em 4 partes com metade do comprimento e dobramos essas partes em forma de pétalas e as colocamos firmemente no transistor.

Como o diâmetro do corpo do transistor é de cerca de 8,2 mm, devido à ranhura ao longo de todo o comprimento do tubo, ele se encaixará firmemente no transistor e será mantido em seu corpo devido às suas propriedades elásticas.
Os resistores nos emissores do estágio de saída são enrolados com potência de 5 W ou tipo MLT-2 3 Ohm, 3 peças em paralelo. Não recomendo o uso de filmes importados - eles queimam de forma instantânea e imperceptível, o que leva à falha de vários transistores ao mesmo tempo.

Contexto:

Configurar um amplificador montado corretamente a partir de elementos úteis se resume a definir a corrente quiescente do estágio de saída para 100 mA usando um resistor de corte (é conveniente controlar o resistor emissor de 1 Ohm - tensão 100 mV).
É aconselhável colar ou pressionar o diodo VD1 no dissipador do transistor de saída, o que promove melhor estabilização térmica. Porém, se isso não for feito, a corrente quiescente do estágio de saída de 100mA frio para 300mA quente muda, em geral, não catastroficamente.

Importante: Antes de ligar pela primeira vez, você deve definir o resistor de corte para resistência zero.
Após o ajuste, é aconselhável retirar o resistor de corte do circuito, medir sua resistência real e substituí-lo por um constante.

A parte mais escassa para montar um amplificador conforme o diagrama acima são os transistores de germânio de saída GT806. Mesmo nos brilhantes tempos soviéticos, não era tão fácil adquiri-los e agora é provavelmente ainda mais difícil. É muito mais fácil encontrar transistores de germânio dos tipos P213-P217, P210.
Se por algum motivo você não puder adquirir transistores GT806, oferecemos outro circuito amplificador, onde você pode usar os mencionados P213-P217, P210 como transistores de saída.

Este esquema é uma modernização do primeiro esquema. A potência de saída deste amplificador é 50W em uma carga de 4 ohms e 30W em uma carga de 8 ohms.
A tensão de alimentação deste amplificador (alimentação U) também é bipolar e é de ±27 V;
Faixa de frequência operacional 20 Hz a 20 kHz:

Que alterações foram feitas neste esquema;
Adicionadas duas fontes de corrente ao “amplificador de tensão” e outro estágio ao “amplificador de corrente”.
O uso de outro estágio de amplificação em transistores P605 de frequência bastante alta tornou possível descarregar um pouco os transistores GT402-GT404 e aumentar o muito lento P210.

Acabou muito bem. Com sinal de entrada de 20 kHz e potência de saída de 50 W, a distorção na carga é praticamente invisível (na tela do osciloscópio).
Distorções mínimas e quase imperceptíveis no formato do sinal de saída com transistores do tipo P210 ocorrem apenas em frequências de cerca de 20 kHz a uma potência de 50 watts. Em frequências abaixo de 20 kHz e potências abaixo de 50 W, a distorção não é perceptível.
Em um sinal de música real, tais potências em frequências tão altas geralmente não existem, então não notei nenhuma diferença no som (de ouvido) de um amplificador com transistores GT806 e transistores P210.
Porém, com transistores como o GT806, se você olhar com um osciloscópio, o amplificador ainda funciona melhor.

Com carga de 8 Ohm neste amplificador, também é possível utilizar transistores de saída P216...P217, e até mesmo P213...P215. Neste último caso, a tensão de alimentação do amplificador deverá ser reduzida para ±23V. A potência de saída também cairá, é claro.
Aumentar a fonte de alimentação leva a um aumento na potência de saída, e acho que o circuito amplificador da segunda opção tem esse potencial (reserva), porém não tentei o destino com experimentos.

Os seguintes radiadores são necessários para este amplificador - para transistores de saída com área de dissipação de pelo menos 300 cm2, para pré-saída P605 - pelo menos 30 cm2, e ainda para GT402, GT404 (com resistência de carga de 4 Ohms) também são necessários.
Para transistores GT402-404, isso pode ser feito mais facilmente;
Pegue um fio de cobre (sem isolamento) com um diâmetro de 0,5-0,8, enrole o fio para girar em um mandril redondo (4-6 mm de diâmetro), dobre o enrolamento resultante em um anel (com um diâmetro interno menor que o diâmetro do corpo do transistor), conecte as extremidades por soldagem e coloque o “donut” resultante no corpo do transistor.

Será mais eficiente enrolar o fio não em um mandril redondo, mas em um mandril retangular, pois isso aumenta a área de contato do fio com o corpo do transistor e, consequentemente, aumenta a eficiência de remoção de calor.
Além disso, para aumentar a eficiência de remoção de calor de todo o amplificador, você pode reduzir a área dos radiadores e usar um cooler de 12V do computador para resfriamento, alimentando-o com uma tensão de 7...8V.

Os transistores P605 podem ser substituídos por P601...P609.
A configuração do segundo amplificador é semelhante à descrita para o primeiro circuito.
Algumas palavras sobre sistemas acústicos. É claro que para obter um bom som eles devem ter a potência adequada. Também é aconselhável, por meio de um gerador de som, percorrer toda a faixa de frequência em diferentes potências. O som deve ser claro, sem chiado ou chocalho. Especialmente, como minha experiência mostrou, isso é especialmente verdadeiro para alto-falantes de alta frequência como o S-90.

Se alguém tiver alguma dúvida sobre projeto e montagem de amplificadores, pergunte, tentarei responder se possível.

Boa sorte a todos vocês em sua criatividade e tudo de bom!

Farto de designs baseados em lâmpadas e componentes modernos, ultimamente, num impulso nostálgico, tenho brincado com designs baseados em transistores de germânio.

Depois de ler em fóruns que, supostamente, devido à tecnologia de produção imperfeita, seus parâmetros se degradam muito com o tempo, para verificar minhas reservas, até comprei um medidor industrial L2-54 para parâmetros de transistores e diodos de baixa potência.

Testei mais de cem cópias diferentes de transistores e posso observar com satisfação que nenhuma delas foi rejeitada - todas correspondem aos dados de referência com pelo menos uma vez e meia (e na maioria das vezes com 2-3 vezes) margem. Portanto, não é pecado empregá-los, especialmente porque na minha juventude muitos deles eram tão desejáveis ​​quanto indisponíveis.

E começamos tradicionalmente - com Construção ULF.

Vários receptores de rádio amador populares até hoje, por exemplo, são feitos com transistores de germânio e projetados para funcionar com fones de ouvido de alta impedância, que agora são escassos. Seguidores de emissores simples recomendados lá para aumentar a potência de saída são capazes de fornecer um som mais ou menos decente apenas para fones de ouvido de baixa impedância conectados (100-600 Ohms) ou uma carga de baixa impedância (fones de ouvido ou alto-falantes modernos de 4-16 Ohms), conectados através um transformador com um KTP de pelo menos 1/5 (1/25 de resistência) e ainda assim, em níveis baixos, a distorção do tipo degrau tem um forte efeito. Você pode, é claro, tentar instalar ULFs modernos em CIs, mas eles exigem fonte de alimentação positiva. Podemos ir ainda mais longe e transferir os designs para transistores modernos, mas... o “entusiasmo”, o sabor do tempo - a “nostalgia” está perdido, então este não é o nosso caminho.

Um amplificador de potência com feedback profundo (Fig. 1 circulado em azul), conectado em vez de fones de ouvido de alta impedância, ajudará a melhorar significativamente a qualidade do som para uma carga de baixa impedância e garantirá a recepção de alto-falante.

Como você pode ver, seu esquema é quase um clássico dos anos 60-70. Uma característica distintiva é o feedback profundo (mais de 32 dB) em corrente contínua e alternada (através do resistor R7), que garante alta linearidade de amplificação (em níveis médios de Kg menos de 0,5%, em níveis baixos (menos de 5 mW) e potência máxima (0,5 W) Kg chega a 2%). A ativação um tanto incomum do controle de volume garante um aumento na profundidade do feedback quando o volume é reduzido, graças a isso foi possível tornar o ULF mais econômico (a corrente quiescente de todo o ULF PPP não é mais do que 7 mA) praticamente sem distorção de “passo”. O capacitor C6 limita a banda passante a aproximadamente 3,5 kHz (sem ele ultrapassa 40 kHz!), o que também reduz o nível de ruído próprio - o ULF é muito silencioso. O nível de ruído de saída é de aproximadamente 1,2 mV! (com o pino esquerdo C1 aterrado). O total de Kus da entrada (do pino esquerdo C1) é de aproximadamente 8 mil. o nível de ruído próprio referido à entrada é de aproximadamente 0,15 µV. Quando conectado a uma fonte de sinal real (LPF), devido à componente de corrente, o nível de ruído intrínseco referido à entrada aumenta para 0,3-0,4 µV.

O estágio de saída usa GT403 barato e confiável. O ULF é capaz de fornecer alta potência (até 2,5 W em carga de 4 Ohm), mas então você precisará instalar transistores em radiadores e/ou usar um mais potente (P213, P214, etc.), mas no meu opinião, 0,5 W e dinâmica sensível moderna são suficientes “para os olhos” mesmo quando se ouve música. Quase todos os transistores de baixa frequência de germânio da estrutura correspondente e pelo menos 40 transistores N21e (T2, T3, T4 - MP13-16, MP39-42 e T5 - MP9-11, MP35-38) são adequados para baixa frequência amplificador. Se você planeja usar este ULF em PPP, então T1 precisa ser de baixo ruído (P27A, P28, MP39B). Para o estágio de saída, é aconselhável selecionar os pares T4, T5 e T6, T7 com valores H21e próximos (não piores que +-10%).

Devido ao DC OOS profundo, os modos ULF são definidos automaticamente. Ao ligá-lo pela primeira vez, verifique a corrente quiescente (5-7 mA) e, se necessário, atinja a necessária selecionando um diodo de maior sucesso. Você pode simplificar este procedimento se usar um multímetro chinês. No modo de teste de diodo, uma corrente de aproximadamente 1 mA passa através do diodo. Precisamos de uma amostra com queda de tensão de cerca de 310-320 mV.

Para testar um ULF poderoso foi escolhido diagrama de um PPP simples de banda dupla RA3AAE. Há muito tempo que queria experimentar, mas de alguma forma nunca tive tempo, mas aqui está a oportunidade (oi!).

Imediatamente fiz pequenos ajustes no circuito (ver Fig. 3), que descreverei aqui. Todo o resto, inclusive. e o processo de configuração, consulte o livro.

Como filtro passa-baixa de dois estágios, tradicionalmente usei um cabeçote de fita universal, o que garantiu maior seletividade no canal adjacente. A bobina do filtro passa-baixa tem uma capacidade própria bastante grande, por isso carrega significativamente o GPA, especialmente se não for enrolado com PELSHO, mas com um fio simples como PEV, PEL (incluindo GUs de gravador). Nesse caso, a própria capacitância da bobina é tão grande que é muito problemático executar um GPA com amplitude normal em diodos - muitos colegas encontraram isso. Por isso é melhor retirar o sinal do VFO não da saída da bobina, mas da bobina de comunicação, o que elimina todos esses problemas e ao mesmo tempo elimina completamente o contato da tensão do VFO com a entrada ULF. Para não me preocupar com o enrolamento, encontrei bobinas prontas adequadas e fui testar o PPP e inesperadamente me deparei com um grave “rake” - ao mudar para a faixa de 40m, a amplitude do sinal VFO na bobina de comunicação diminui por 2 vezes! Ok, pensei, talvez eu tenha granadas, ou seja, bobinas, do sistema errado (oi!). Encontrei as molduras e rebobinei estritamente de acordo com o autor (ver foto)

e aqui devemos prestar homenagem a Vladimir Timofeevich - sem movimentos adicionais ele imediatamente caiu nas faixas de frequência indicadas - tanto nos circuitos de entrada quanto no GPA.

Mas... o problema permanece, o que significa que é impossível configurar o mixer de maneira ideal em ambas as faixas - se você definir a amplitude ideal em uma, na outra os diodos estarão fechados ou quase constantemente abertos. Apenas uma certa opção média de compromisso para definir a amplitude do VFO é possível, quando o mixer funcionará mais ou menos em ambas as faixas, mas com perdas aumentadas (até 6-10 dB). A solução para o problema acabou sendo simples - use um grupo de comutação livre na chave seletora para alternar o resistor do emissor, que usaremos para definir a amplitude ideal do GPA em cada faixa. Para controlar e ajustar a amplitude ideal do GPA, usamos o mesmo método que em.

Para fazer isso, troque a saída esquerda (ver Fig. 3) do diodo D1 para o capacitor auxiliar 0C1. O resultado é um retificador clássico de duplicação de tensão GPA. Este tipo de “voltímetro de RF integrado” nos dá a oportunidade de medir diretamente os modos de operação de diodos específicos de um GPA específico diretamente em um circuito em funcionamento. Ao conectar um multímetro a 0C1 para monitoramento no modo de medição de tensão CC, selecionando resistores de emissor (começando com R3 na faixa de 40m, depois R5 na faixa de 80m) alcançamos uma tensão de +0,8...+1 V - isso irá seja a tensão ideal para os diodos 1N4148, KD522, 521, etc. Aqui está toda a configuração. Soldamos o fio do diodo de volta no lugar e removemos o circuito auxiliar. Agora, com um mixer operacional ideal, você pode otimizar (aumentar) sua conexão ao circuito de entrada (a derivação não é feita de 5, mas de 10 voltas de L2), aumentando assim a sensibilidade em 6-10 dB em ambas as faixas.

Grandes ondulações de tensão são possíveis ao longo do circuito de alimentação de um poderoso ULF push-pull, especialmente quando alimentado por baterias. Portanto, para alimentar o GPA, um estabilizador de tensão paramétrico econômico foi usado no T4, onde a junção emissora com polarização reversa KT315 (que estava disponível) foi usada como diodo zener. A tensão de saída do estabilizador é selecionada na ordem de -6..-6,5V, o que garante uma frequência de sintonia estável quando a bateria está descarregada até 7V. Devido à redução da tensão de alimentação do GPA, o número de voltas da bobina de comunicação L3 é aumentado para 8 voltas. Mas com o KT315 o spread na tensão de ruptura da junção do emissor é bastante grande - o primeiro que apareceu deu 7,5V - um pouco demais, o segundo deu 7V (ver gráficos de)

– isso já é bom, usando silício KT209v como T4 consegui os -6,3v necessários. Se não quiser se preocupar com a seleção, você pode usar KT316 como T5, então T4 deve ser germânio (MP39-42). Então faz sentido unificar e instalar o KT316 no GPA (ver Fig. 4), o que terá um efeito positivo na estabilidade da frequência do GPA. Esta é exatamente a opção que funciona para mim agora.

“Já faz um tempo que não pego damas...” Ou melhor, queria dizer que há muito tempo não monto amplificadores transistorizados. Todas as lâmpadas, sim, lâmpadas, você sabe. E então, graças à nossa simpática equipe e participação, comprei algumas pranchas para montagem. Os pagamentos são separados.

Os pagamentos chegaram rapidamente. Igor (Datagor) prontamente enviou documentação com diagrama, descrição da montagem e configuração do amplificador. O kit é bom para todos, o esquema é clássico, experimentado e testado. Mas fui dominado pela ganância. 4,5 watts por canal não serão suficientes. Quero pelo menos 10 W, e não porque ouço música bem alto (com minha sensibilidade acústica de 90 dB e 2 W é suficiente), mas... para que assim seja.

Circuito amplificador de potência

Esta é a aparência do meu circuito amplificador final. As denominações alteradas são indicadas em vermelho.

Nenhum advogado ainda conseguiu contornar as leis de Ohm e Joule-Lenz, e para aumentar a potência de saída do UMZCH é necessário aumentar sua tensão de alimentação. Vamos fazer isso pelo menos duas vezes, até 30 Volts. Você não será capaz de fazer isso imediatamente. Os transistores P416 e MP39B, utilizados no circuito original, possuem tensão máxima permitida de 15 Volts.

Tive que tirar da prateleira a antiga edição de 1978 do Amateur Radio Handbook e me aprofundar no estudo dos parâmetros dos transistores de germânio das séries MP e GT, ao mesmo tempo que escavava as caixas com peças.

Procurava transistores com parâmetros próximos aos utilizados no circuito, mas com tensão máxima permitida de pelo menos 30 Volts.

Depois de realizar este emocionante trabalho de pesquisa, os candidatos necessários foram encontrados. Para a entrada, em vez do P416, o principal concorrente foi o transistor GT321D.
Foi decidido substituir o par MP39B + MP37A por um par MP14A + MP10B semelhante. Os transistores de germânio da série MP com números de 9 a 16 são “equipamentos militares”, transistores para equipamentos para fins especiais. Ao contrário de seus análogos com números de 35 a 42, que se destinam a equipamentos de ampla aplicação.

Na saída, decidi usar transistores GT906A de alta frequência. Os motivos para isso foram vários, sendo o principal deles a presença de uma fonte desses transistores na minha mesinha de cabeceira. A segunda razão é o alto coeficiente de transferência de corrente. Durante a operação, os transistores do estágio preliminar irão “tender” menos para acionar os transistores de saída, o que deve reduzir seu aquecimento e ter um efeito positivo no nível de distorção do amplificador.

O próximo passo, que também é importante, é a seleção dos transistores em pares de acordo com o coeficiente de transferência de corrente h21e. A princípio tentei fazer isso usando um testador chinês comum, mas os resultados da medição pareciam um tanto estranhos e claramente superestimados. Além disso, o testador chinês claramente não conseguiu medir os parâmetros de transistores potentes.

Tive que tirar da prateleira o bom e velho dispositivo PPT da era soviética.

Com sua ajuda, foram selecionados um par de transistores GT321D com h21e = 120 e dois pares MP10B + MP14A com h21e cerca de 40. De uma dúzia de transistores 1T906A, conseguimos selecionar 3 unidades. com beta 76 e alguns com beta 78. Ainda assim, a série 1T passou por uma seleção mais séria de parâmetros durante a fabricação.

Após a seleção dos transistores, a montagem das placas de circuito impresso conforme as instruções do Datagor não demorou muito. Também precisamos prestar atenção à tensão dos capacitores eletrolíticos. Não deve ser inferior à tensão de alimentação do amplificador selecionada.
Usei capacitores de 35 volts.

Como planejei obter mais potência do amplificador, foi necessário aumentar a capacidade do capacitor de acoplamento de saída em pelo menos duas vezes. Um capacitor desta classificação não caberia mais na placa. Em vez disso, soldei alguns terminais de parafuso para poder conectar qualquer capacitor que quisesse aos fios, independentemente do tamanho.

Outro problema importante foi a organização do resfriamento dos transistores de saída. Encontrei um par de radiadores idênticos e bastante grandes, mas eles foram projetados para acomodar transistores modernos no invólucro TO-220.
Encontrei uma solução em fontes de alimentação de computadores antigas e queimadas. Um par de radiadores feitos de alumínio grosso de 4 mm, nos quais fixei os transistores GT906 através de juntas isolantes, e esses próprios radiadores, com extremidade larga, foram aparafusados ​​​​através de pasta térmica em radiadores grandes.

As placas amplificadoras também foram fixadas aos mesmos radiadores por meio de cantos de metal. Entre as aletas do dissipador de calor do computador, próximo aos transistores de saída, está convenientemente colocado um diodo D310, que garante a estabilidade térmica do amplificador. Sem hesitar, enchi-o com cola quente chinesa.

Primeiro ligue, configurando o amplificador

É hora de ligar e testar os amplificadores montados pela primeira vez. Fiz isso usando uma fonte de alimentação de laboratório com limitação de corrente.

A princípio configurei para uma tensão de alimentação de 15 Volts. Ajustei a corrente quiescente do amplificador para 100 mA, equilibrei a saída para que tivesse exatamente metade da tensão de alimentação e, gradualmente, comecei a aumentar a tensão de alimentação para os 30 Volts necessários.

Durante esta operação foi necessário alterar ligeiramente os valores de alguns resistores, pois... À medida que a tensão de alimentação aumentou, a corrente quiescente começou a aumentar acentuadamente. Sem uma fonte de alimentação limitadora de corrente, provavelmente teria perdido mais de um par de transistores de saída. Mas tudo funcionou bem.

Algumas medidas

Depois de definir os modos DC, conectei um gerador e um osciloscópio ao amplificador. Ele deu um sinal. Na saída, a limitação do sinal (cor azul) ocorre em uma amplitude de aproximadamente 12 Volts a uma carga de 4 ohms, e isso corresponde a potência de saída 18 W. Viva!!! :yahoo:
A amplitude do sinal na entrada (amarelo) é de aproximadamente 1,5 Volts. Ou seja, o amplificador tem sensibilidade de cerca de 1 Volt RMS.

Faixa de frequência Eu também fiquei satisfeito. Quase nenhum rollover de 15 Hz para 60 kHz. Se retirássemos os capacitores de 100 pF do circuito de realimentação e da entrada, provavelmente seria ainda maior.

Exatamente o que você precisa! Isso corresponde exatamente ao nível do sinal de saída da placa de som do computador, que será usada como fonte de sinal principal.

Verifiquei qual corrente máxima o amplificador consome. Quando um sinal retangular com frequência de 10 kHz e amplitude de 1,5 V é aplicado à entrada, o amplificador consome um pouco menos de 2 A de corrente da fonte de alimentação.

Agora é hora do teste de colisão. Eu instalo fusíveis de 1,5 A nos suportes, defino o limite máximo de corrente possível na fonte de alimentação (tenho 5 A) e aplico uma onda senoidal com frequência de 10 kHz na entrada. Aumento a potência ao máximo quando o sinal começa a limitar. Depois disso, uso uma chave de fenda para fazer um curto-circuito na carga. O fusível queima. Troco o fusível por um novo, ligo o amplificador novamente - os transistores de saída estão intactos! Depois de queimar três fusíveis (dois em uma placa do amplificador e um na outra), decidi que o teste de confiabilidade havia sido aprovado e agora eu poderia prosseguir para a montagem final do amplificador no gabinete.

Montagem geral do amplificador

Faço os ajustes preliminares e começo o trabalho em metal para fixar todas as peças do corpo.

O transformador de potência é toroidal. Com o terrível nome BY5.702.010-02, que tinha como objetivo confundir um inimigo em potencial. O transformador produz 20 volts na saída. Não consegui encontrar os parâmetros atuais deste enrolamento, mas ele retém o calor da lâmpada GM-70 (que é de 3,5 A) sem esforço ou superaquecimento. Então para alimentar dois canais deste amplificador, ele tem potência suficiente mesmo com reserva.

Também usei diodos retificadores de germânio D305 (10 A, 50 V). Assim, foi possível montar um amplificador no qual não existe uma única peça de silício. Tudo está de acordo com o Feng Shui.

Capacitores de filtro - 2 unid. 10.000 µF cada. Um bastaria, mas, como escrevi no início, a ganância tomou conta e, além disso, havia espaço no prédio.

Instalei três capacitores de 1000 μF 63 V conectados em paralelo à saída. Os capacitores são de alta qualidade, da japonesa Matsushita.

Depois que todos os componentes estiverem bem fixados na caixa, resta conectá-los com fios, sem confundir nada. Fiz a instalação utilizando um núcleo de cobre com seção transversal de 0,5 mm² em isolamento de silicone resistente ao calor. Tirei esse fio do cabo usado para alarmes de incêndio. Eu recomendo para uso. Devido ao fato do fio ser rígido, ele pode ser colocado de maneira uniforme e organizada na caixa sem muito esforço.

No final do século retrasado, o químico alemão K.A. Winkler descobriu um elemento cuja existência havia sido prevista antecipadamente por D.I. Mendeleev. E em 1º de julho de 1948, um pequeno artigo apareceu no porão do jornal New York Times sob o título “A Fabricação do Transistor”. Relatava a invenção de “um dispositivo eletrônico capaz de substituir tubos de vácuo convencionais na engenharia de rádio”.

Claro, os primeiros transistores foram de germânio, e foi esse elemento que fez uma verdadeira revolução na engenharia de rádio. Não vamos discutir se os conhecedores de música se beneficiaram com a transição das válvulas para os transistores - essas discussões já se tornaram um tanto enfadonhas. É melhor fazermos outra pergunta, não menos urgente: a próxima rodada de evolução beneficiou o som, quando os dispositivos de silício substituíram os de germânio? O último século durou pouco e não deixaram, como as lâmpadas, uma herança sonora tangível. Agora, os transistores de germânio não são produzidos em nenhum país e raramente são lembrados. Mas em vão. Acredito que qualquer transistor de silício, seja bipolar ou de efeito de campo, de alta ou baixa frequência, de pequeno sinal ou de alta potência, é menos adequado para reprodução de som de alta qualidade do que o germânio. Primeiro, vejamos as propriedades físicas de ambos os elementos.*

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

Propriedades	Germânio	Silício
Densidade, g/cm3	5,323	2,330
Peso atômico	72,60	28,08
Número de átomos em 1 cm 3	4,42*10 22	4,96*10 22
Gap de banda, EV	0,72	1,1
Constante dielétrica	16	12
Ponto de fusão, °C	937,2	1420
Condutividade térmica, cal/cm X seg X graus	0,14	0,20
Mobilidade eletrônica, cm 2 /seg*V	3800	1300
Mobilidade de furos, cm 2 /seg*V	1800	500
Vida útil do elétron, μs	100 - 1000	50 - 500
Elétron significa caminho livre, cm	0,3	0,1
Caminho livre do furo, cm	0,07 - 0,02	0,02 - 0,06

A tabela mostra que a mobilidade dos elétrons e dos buracos, o tempo de vida dos elétrons, bem como o caminho livre médio dos elétrons e dos buracos são significativamente maiores no germânio, e o band gap é menor do que no silício. Sabe-se também que a queda de tensão na junção p-n é de 0,1 - 0,3 V, e em n-p - 0,6 - 0,7 V, do que podemos concluir que o germânio é um “condutor” muito melhor que o silício e, portanto, o estágio de amplificação em um transistor p-n-p tem significativamente menos perda de energia sonora do que um semelhante em n-p-n. Surge a pergunta: por que a produção de semicondutores de germânio foi interrompida? Em primeiro lugar, porque segundo alguns critérios, o Si é muito preferível, pois pode operar em temperaturas de até 150 graus. (Ge - 85), e suas propriedades de frequência são incomparavelmente melhores. A segunda razão é puramente económica. As reservas de silício do planeta são praticamente ilimitadas, embora o germânio seja um elemento bastante raro, a tecnologia para sua obtenção e purificação é muito mais cara.

Enquanto isso, para uso em equipamentos de áudio doméstico, as vantagens mencionadas do silício são absolutamente óbvias, enquanto as propriedades do germânio, ao contrário, são extremamente atrativas. Além disso, em nosso país existem muitos transistores de germânio e os preços deles são simplesmente ridículos.**

** Prevejo que após a publicação deste artigo os preços nos mercados de rádios possam subir, como já aconteceu com alguns tipos de lâmpadas e microcircuitos - Aprox. Ed.

Então, vamos começar a examinar os circuitos amplificadores baseados em semicondutores de germânio. Mas primeiro, alguns princípios, cujo cumprimento é extremamente importante para obter um som verdadeiramente de alta qualidade.

1. Não deve haver um único semicondutor de silício no circuito amplificador.
2. A instalação é feita de forma volumétrica articulada, com aproveitamento máximo dos cabos das próprias peças. As placas de circuito impresso degradam significativamente o som.
3. O número de transistores no amplificador deve ser o menor possível.
4. Os transistores devem ser selecionados em pares não apenas para os braços superior e inferior do estágio de saída, mas também para ambos os canais. Portanto, será necessário selecionar 4 exemplares com os valores mais próximos possíveis de h21e (pelo menos 100) e Iko mínimo.
5. O núcleo do transformador de potência é feito de placas Ш com seção transversal de pelo menos 15 cm 2. É altamente aconselhável fornecer um enrolamento de tela que deve ser aterrado.

Esquema nº 1, minimalista

O princípio não é novo; tais circuitos eram muito populares nos anos sessenta. Na minha opinião, esta é quase a única configuração de amplificador sem transformador que corresponde aos cânones dos audiófilos. Graças à sua simplicidade, permite obter alta qualidade de som com custo mínimo. O autor apenas o adaptou aos requisitos modernos de áudio de última geração.

Configurar o amplificador é muito simples. Primeiro, ajustamos o resistor R2 para metade da tensão de alimentação no “menos” do capacitor C7. Em seguida, selecionamos R13 para que o miliamperímetro conectado ao circuito coletor dos transistores de saída mostre uma corrente quiescente de 40 - 50 mA, não mais. Ao aplicar um sinal à entrada, certifique-se de que não haja autoexcitação, embora seja improvável. Se, no entanto, sinais de geração de RF forem perceptíveis na tela do osciloscópio, tente aumentar a capacitância do capacitor C5. Para operação estável do amplificador quando a temperatura muda, os diodos VD1, 2 devem ser lubrificados com pasta condutora térmica e pressionados em um dos transistores de saída. Estes últimos são instalados em dissipadores de calor com área mínima de 200 cm2.

Esquema nº 2, melhorado

O primeiro circuito tinha um estágio de saída quase complementar, já que a indústria há 40 anos não produzia transistores de germânio de alta potência com estrutura n-p-n. Os pares complementares GT703 (p-n-p) e GT705 (n-p-n) surgiram apenas na década de 70, o que possibilitou melhorar o circuito do estágio de saída. Mas o mundo está longe de ser perfeito - para os tipos listados acima, a corrente máxima do coletor é de apenas 3,5 A (para P217V Ik max = 7,5 A). Portanto, você pode usá-los no esquema apenas colocando dois por ombro. Na verdade, é isso que distingue o nº 2, exceto que a polaridade da fonte de alimentação é oposta. E o amplificador de tensão (VT1), respectivamente, é implementado em um transistor de condutividade diferente.

O circuito é configurado exatamente da mesma maneira, até a corrente quiescente do estágio de saída é a mesma.

Resumidamente sobre a fonte de alimentação

Para obter alta qualidade de som, você terá que procurar nas caixas 4 diodos de germânio D305. Outros são estritamente não recomendados. Nós os conectamos com uma ponte, desviamos com mica KSO a 0,01 μF e depois instalamos 8 capacitores de 1000 μF X 63 V (o mesmo K50-29 ou Philips), que também desviamos com mica. Não há necessidade de aumentar a capacidade - o equilíbrio tonal diminui e o ar é perdido.

Os parâmetros de ambos os circuitos são aproximadamente os mesmos: potência de saída de 20 W em uma carga de 4 Ohm com distorção de 0,1 - 0,2%. Claro, estes números não dizem muito sobre o som. Tenho certeza de uma coisa: depois de ouvir um amplificador bem feito usando um desses circuitos, é improvável que você retorne aos transistores de silício.

Abril de 2003

Do editor:

Ouvimos o protótipo da primeira versão do amplificador de Jean. A primeira impressão é incomum. O som é parcialmente transistorizado (bom controle de carga, graves nítidos, drive convincente), parcialmente valvulado (falta de aspereza, ar, delicadeza, se você quiser). O amplificador liga, mas não irrita com intrusividade. Há potência suficiente para acionar alto-falantes de chão com sensibilidade de 90 dB até um volume insuportável sem o menor sinal de corte. O interessante é que o equilíbrio tonal em diferentes níveis permanece quase inalterado.

Este é o resultado de um design cuidadoso e detalhes cuidadosamente selecionados. Considerando que um conjunto de transistores custará cinquenta rublos (embora, se você não tiver muita sorte, a seleção de pares possa exigir várias dezenas, dependendo do lote que você encontrar), não economize em outros elementos, especialmente capacitores.

Em apenas algumas horas, um canal amplificador foi montado em uma placa de ensaio para análise do circuito. Na saída foram instalados transistores de germânio americanos Altec AU108 com frequência de corte de 3 MHz. Ao mesmo tempo, a banda passante no nível de 0,5 dB era de 10 Hz - 27 kHz, a distorção na potência de 15 W era de aproximadamente 0,2%. O 3º harmônico dominou, mas também foram observadas emissões de ordens superiores, até o 11º. Com os transistores GT-705D (Fgr. = 10 kHz), a situação era um pouco diferente: a banda estreitou para 18 kHz, mas os harmônicos acima do 5º não eram visíveis na tela do analisador. O som também mudou - de alguma forma esquentou, suavizou, mas a “prata” anteriormente cintilante desapareceu. Portanto, a primeira opção pode ser recomendada para acústica com tweeters “soft” e a segunda - com emissores de titânio ou piezo. A natureza da distorção depende da qualidade dos capacitores C7 e C6 nos circuitos 1 e 2, respectivamente. Mas sua ponte com mica e filme não é muito perceptível de ouvido.

As desvantagens do circuito incluem a baixa resistência de entrada (cerca de 2 kOhm na posição superior do controle de volume), que pode sobrecarregar o buffer de saída da fonte de sinal. O segundo ponto é que o nível de distorção depende fortemente das características e do modo do primeiro transistor. Para aumentar a linearidade do estágio de entrada, faz sentido introduzir dois amplificadores de volt para alimentar os circuitos coletor e emissor T1. Para isso, são feitos dois estabilizadores independentes adicionais com tensão de saída de 3 V. O “mais” de um é conectado ao barramento de força - 40 V (todas as explicações são dadas para o circuito 1, para o outro circuito a polaridade é invertida) , e o “menos” é fornecido ao pino superior R4 . O resistor R7 e o capacitor C6 estão excluídos do circuito. A segunda fonte é ligada assim: “menos” para o terra e “mais” para os terminais inferiores dos resistores R3 e R6. O capacitor C4 permanece entre o emissor e o terra. Pode valer a pena experimentar uma nutrição estabilizada. Quaisquer alterações na fonte de alimentação e no próprio circuito do amplificador afetam radicalmente o som, o que abre amplas oportunidades para ajustes.

Tabela 1. Peças do amplificador
Resistência
R1	10k	variável, ALPS tipo A
R2	68k	ajustando SP4-1
R3	3k9	1/4w	AC, S1-4
R4	200	1/4w	-//-
R5	2k	1/4w	-//-
R6	100	1/4w	-//-
R7	47	1s	-//-
R8,R9	39	1s	-//-
R10, R11	1	5w	fio, C5 - 16MV
R12	10k	1/4w	AC, S1-4
R13	20	1/4w	--/- selecionado durante a configuração
Capacitores
C1		47uF x 16V	K50-29, Philips
C2		100 µF x 63 V	-//-
C3		1000 pF	RSE, SGM
C4		220 uF x 16 V	K50-29, Philips
C5		330 pF
C6		1000uF x 63V	K50-29, Philips
C7		4 x 1000 uF x 63 V	-//-
Semicondutores
VD1, VD2		D311
VT1, VT2		GT402G
VT3		GT404G
VT4, VT5		P214V

Tabela 2. Peças do amplificador
Resistência
R1	10k	variável, ALPS tipo A
R2	68k	ajuste, SP4-1
R3	3k9	1/4w	AC, S1-4
R4	200	1/4w	-//-
R5	2k	1/4w	-//-
R6	100	1/4w	-//-
R7	47	1s	-//-
R8	20	1/4w	-//-, selecionado durante a configuração
R9	82	1s	-//-
R10 - R13	2	5w	fio, C5 - 16MV
R14	10k	1/4w	AC, S1-4
Capacitores
C1		47uF x 16V	K50-29, Philips
C2		100 µF x 63 V	-//-
C3		1000uF x 63V	K50-29, Philips
C4		1000 pF	RSE, SGM
C5		220 uF x 16 V	K50-29, Philips
C6		4 x 1000 uF x 63 V	-//-
C7		330 pF	CSR, SGM, selecionado durante a configuração
Semicondutores
VD1, VD2		D311
VT1, VT2		GT404G
VT3		GT402G
VT4, VT6		GT705D
VT5, VT7		GT703D

Fazemos um amplificador de áudio usando transistores de germânio com nossas próprias mãos.

Olhando publicações na Internet, bem como vídeos no YouTube, nota-se um constante interesse na montagem de projetos relativamente simples de receptores de rádio de diversos tipos (conversão direta, regenerativos e outros) e amplificadores de áudio utilizando transistores, inclusive de germânio.

Montar estruturas baseadas em transistores de germânio é uma espécie de nostalgia, porque a era dos transistores de germânio terminou há 30 anos, aliás, assim como sua produção. Embora os audiófilos ainda discutam até ficarem roucos, o que é melhor para uma reprodução de som de alta fidelidade - germânio ou silício?

Deixemos os assuntos elevados e passemos à prática...

Existem planos para repetir alguns projetos de receptores de rádio simples (conversão direta e regenerativos) para recepção na faixa de ondas curtas. Como você sabe, um amplificador AF é um componente essencial de qualquer receptor de rádio. Portanto, decidiu-se fabricar primeiro a sonda ultrassônica.

O amplificador de baixa frequência (ou áudio, como desejar) será fabricado como uma unidade separada, por assim dizer, para todas as ocasiões...

Montaremos os transistores ultrassônicos usando transistores de germânio produzidos na URSS, felizmente tenho provavelmente centenas de tipos diferentes deles. Aparentemente, é hora de dar-lhes uma segunda vida.

Para um receptor de rádio, não é necessária uma grande potência de saída ULF; até várias centenas de miliwatts são suficientes. A busca por um circuito adequado levou a este projeto.

Este esquema é útil. Potência de saída -0,5 W, todos os transistores são de germânio e também estão disponíveis, a resposta de frequência é otimizada para receptores de rádio (limitada acima por uma frequência de 3,5 kHz), ganho bastante alto.

Diagrama esquemático do amplificador.

Todas as peças necessárias para a montagem do amplificador não estão em falta. Os transistores MP37, MP39, MP41 foram os primeiros que surgiram. É recomendado selecionar os transistores de saída GT403 de acordo com seu ganho, mas eu não fiz isso - eu tinha alguns novos do mesmo lote, então os peguei. A entrada MP28 revelou-se uma cópia única, mas utilizável.

Todos os transistores foram verificados com um ohmímetro quanto à capacidade de manutenção. Acontece que isso não é uma garantia contra mau funcionamento, mas mais sobre isso a seguir... Usei capacitores eletrolíticos importados, filme C1, cerâmica C5.

No programa SprintLayout criamos o layout do PCB. Vista lateral dos condutores impressos.

Na verdade, a placa de circuito impresso é fabricada em LUT e gravada em cloreto férrico.

Soldamos todas as peças necessárias. A placa do amplificador montado fica assim.

Como a potência de saída do amplificador é pequena, não são necessários radiadores para os transistores de saída. Eles mal ficam aquecidos durante o trabalho.

Configurações do amplificador.

O amplificador montado precisa de alguns ajustes.

Após fornecer alimentação de 9V, medimos a tensão nos pontos de controle, indicados no diagrama acima. No coletor do transistor VT2, a tensão era de menos 2,5 V quando era necessário -3...4 V.

Ao selecionar o resistor R2, definimos a tensão necessária.

Com o estágio de pré-amplificação nos transistores VT1 e VT2 não houve problemas de configuração. A situação é diferente com o estágio de saída. A medição da tensão no ponto médio (ponto de conexão entre o emissor VT6 e o ​​coletor VT7) mostrou um valor de menos 6 V. Uma tentativa de alterar a tensão selecionando os resistores R7 ou R8 não levou aos resultados desejados.

Além disso, a corrente quiescente total do amplificador foi reduzida - 4 mA em vez de 5...7 mA. O culpado do mau funcionamento acabou sendo o transistor VT3. Embora tenha sido verificado pelo ohmímetro como funcionando, ele se recusou a funcionar no circuito. Após substituí-lo, todos os modos dos transistores amplificadores foram ajustados automaticamente de acordo com os indicados no diagrama. As tensões nos eletrodos dos transistores do meu amplificador estão indicadas na tabela com uma tensão de alimentação de 9 V. As tensões foram medidas com um testador DT830B em relação ao fio comum.

A corrente quiescente do amplificador é definida selecionando um diodo D2 do tipo D9. Com o primeiro diodo que encontrei, obtive uma corrente quiescente de 5,2 mA, ou seja, exatamente o que é necessário.

Para verificar o funcionamento, aplicamos uma tensão senoidal de 0,3 mV com frequência de 1000 Hz do gerador de audiofrequência G3-106.
Na foto, o nível de tensão de saída é de aproximadamente 0,3V de acordo com o relógio comparador. O sinal é adicionalmente atenuado em 60 dB (1000 vezes) por um divisor na saída do gerador.

Conectamos uma carga à saída do amplificador – um resistor MON-2 com resistência de 5,6 Ohms. Conectamos as pontas de prova do osciloscópio em paralelo ao resistor de carga. Observamos uma sinusóide limpa e sem distorção.

Na tela do osciloscópio, o preço da divisão vertical é -1V/div. Portanto a oscilação de tensão é de 5V. A tensão efetiva é 1,77V. Tendo esses números podemos calcular o ganho de tensão: A potência de saída na frequência de 1 kHz foi:

Vemos que os parâmetros do amplificador correspondem aos declarados.

É claro que essas medições não são totalmente precisas, pois o osciloscópio não permite medir tensão com alta precisão (essa não é sua tarefa), mas para fins de rádio amador isso não é tão importante.

O amplificador possui alta sensibilidade, portanto, quando a entrada não está conectada em nenhum lugar, o ruído e o fundo da tensão alternada podem ser ouvidos silenciosamente no alto-falante.

Quando a entrada está em curto-circuito, todo ruído estranho desaparece.

Oscilograma da tensão de ruído na saída do amplificador com entrada em curto:

O valor da divisão vertical é -20 mV/div. A oscilação do ruído e da tensão de fundo é de cerca de 30 mV. A tensão de ruído efetiva é de 10mV.

Em outras palavras, o amplificador é bastante silencioso. Embora o artigo do autor indique um nível de ruído de -1,2 mV. Talvez, no meu caso, o layout não totalmente bem-sucedido da placa de circuito impresso tenha desempenhado um papel.

Ao fornecer uma tensão alternada de diferentes frequências à entrada do amplificador em um nível constante e monitorar a tensão de saída na carga com um osciloscópio, podemos obter um gráfico da resposta amplitude-frequência de um determinado ULF.