Những kiến thức cơ bản để DIY một amplifier bán dẫn

Để em giúp bác datjbl trả lời anh câu hỏi này trong lúc bác đi vắng nhá
tầng visai đơn hiện nay thường ít sử dụng hoặc chỉ dùng trong các mạch có công suất nhỏ hoặc là rất nhỏ (thường là ClassA và ClassAB),lí do là vì visai đối xứng có rất nhiều ưu điểm vượt trộ :mrgreen: có hệ số khuếch đại lớn mà k0 ảnh hưởng đến tín hiệu đầu ra ,mạch ổn định ,dễ dàng thiết kế mạch hồi tiếp để ổn định mạch và mức AC ở ngõ ra loa, nhiễu nhỏ .Do đây là mạch đối xứng nên khi các trans hay fet visai bị trôi (do nhiệt hoặc do áp vào ) thì sẽ tự bù trừ cho nhau (giống kiểu push pull tube :mrgreen: ),bởi vậy thì nhiễu sẽ không tăng hay giảm trong khi hoạt động mà chỉ ổn định ,....
Mong được các bác chỉ giáo ạ

 

Báo cáo bác là em không phân tích nữa ạ , em chỉ post mạch mẫu, bác nào theo nghề thì tìm tòi tài liệu , đối chiếu sơ đồ xem nó chạy ở dạng mạch nào , lớp nào , ưu nhược ra sao , luyện hoài đến khi ngó qua bất cứ cái xê ma nào cũng biết nó chạy dạng nào -> cái này gọi là học phương pháp , từ đó hễ gặp bất cứ thương hiệu máy nào , loại sản phẩm nào , nghía xê ma vài series trong dòng máy đó sẽ tìm ra cái đặc trưng của dòng sản phẩm ... nói tóm lại là nhiều vấn đề , mong các bác đừng nản lòng với cái nghiệp này .
Em post cái mạch này coi như các bác có thêm nguồn xê ma để nghía, bác nào máu lửa thì có đồ chơi sưu tầm coi như bù đắp cho sự say mê của mình ( em nghĩ nó xứng đáng cho các bác đầu tư công sức mà nó lại dễ tìm linh kiện, có muốn dùng linh kiện xịn cũng ko tốn xèng vì loại xịn mà áp thấp thì nhiều nên ko bị săn lùng cho vào kho lưu trữ , có lỡ tay đốt thì không phải nhịn ăn sáng ( SV ) cafe sáng hoặc gấu mẹ ( sư tử ) nó gầm gừ .
Bác nào kỹ càng thì thêm regu cho nguồn ( quá đơn giản ) tụ lọc nguồn thay vì chơi 1 em ta chơi vài em trị số nhỏ hơn ( BC ) áp thấp , mua rẻ vì anh áp cao bị mấy anh lão liện chộp nên giá nó lên chót vót :lol:

Ôi ! thời oanh liệt nay còn đâu .

 

em cảm ơn bác huyhoanghp96 về câu trả lời trên.bác cho em hỏi cách thức chọn dòng làm việc tĩnh cho tầng này di ạ!làm một cái ampli cho nó hót thì dễ chứ hiểu về nó là cả một vấn đề.

 

Thanks bác đã cho kinh nghiệm rất bổ ích ạ

 

Anh set dòng làm việc cho tầng này sao cho áp tại điểm ra loa càng nhỏ càng tốt ,bằng 0 càng hay (tức là dòng tĩnh tại hai nhánh phải thật cân , tránh trường hợp áp ra loa cao ạ )

 

ý em hỏi bác là cái mạch này cơ?em thấy áp rơi trên R8 10k là 15-0.7=14.3v vậy dòng qua nó sẽ khoảng 1.43mA cho 2 nhánh.mỗi thiết kế họ chọn một dòng phân cực khác nhau.vậy tiêu chí chọn thông số này là do đâu?em thường thấy 2mA đến 4mA là ok nhưng chẵng hiểu tại sao.bác hay bác nào biết không chỉ em với.cảm ơn!

 

sao không có bác nào trả lời vậy ta?các cao nhân đi đâu mất rồi?

 

Điện trở 10k kết hợp với hai con bán dẫn phía dưới hoặc trên tọa thành nguồn dòng, ổn định điểm làm việc cho mạch, còn tiếp giáp hai cực BE của bán dẫn này được fix 0.7 VDC đảm bảo cho bán dẫn làm việc ở chế độ A

 

Anh truong_tran_van nói đúng ấy ạ , phần nguồn hằng dòng và các cầu phân áp ,... để ổn định dòng tĩnh cho các trans visai.Để tầng này hoạt động không gây méo tuyến tính khi khuếch đại thì phải set dòng tĩnh sao cho tầng visai này hoạt động ở chế độ A (bằng cách thay đổi điện trở ,zenner thì chắc a biết rùi ) tương ứng với Ube của mỗi trans khoảng dao động trong vùng 0.7V (đối với visai là BJT)

 

vậy là khi ta thay đổi dòng tĩnh cho visai thì vbe của của cặp bjt visai cũng thay đổi theo phải không các bác?vậy là ta phải chọn dòng tĩnh ứng với vbe sao cho cặp bjt hoạt dộng ở chế độ A là được đúng không nhỉ?à thì ra là vậy!!!!còn đối với jfet thì sao vạy các bác,em thấy các mạch em gặp nó phân cực tĩnh cho 2 nhánh visai bé lắm,chỉ 0.6mA thôi.

 

Tốt nhất là nên tự thiết kế amply còn không thì nên sử dụng mạch đơn giản. Mạch các bạn đang làm có mấy vấn đề mình thấy chưa ổn:
- Điện áp lớn, nguồn đòi hỏi công suất cao, tổn hao nhiệt không nhỏ. +-70V, cứ cho là bạn thiết kế biến áp 520W cho mỗi kênh (nó phải to cỡ 15x10x13 cm3) => I tải max là 2x3A, Tải của loa khoảng từ 4 Ohm tới 16 Ohm => Công suất tải khoảng từ 72W tới 288W. Thường thì trở kháng loa lớn độ nhạy lại cao, trở kháng loa nhỏ độ nhạy thấp nên thiết kế công suất như vậy chỉ điếc tai ở phần tần số có trở kháng cao, trong khi phần tần số ở trở kháng thấp thì lại chả nghe thấy gì.
- Nhiều FET ở tầng đẩy kéo sẽ gây nhiễu
- Mạch không thấy phân tách nguồn tín hiệu âm, nguồn tín hiệu dương (về điện áp so với 0V) nên dù chọn điểm làm việc thế nào thì vẫn gây nhiễu và méo tín hiệu
- Không thấy hồi tiếp điều chỉnh điện áp cực B của FET nên gây ra méo tín hiệu ngay khi hoạt động. Khi trở kháng loa thay đổi (tùy theo tần số) thì càng làm méo tín hiệu ra loa.
Tóm lại amply này hoạt động siêu méo và siêu nhiễu, không thể dùng được.

 

Bác này siêu quá :mrgreen: . Bác phân tích kĩ hơn được không , tại sao nhiễu , tại sao như vậy lại gây méo , nhiễu , em thấy bác chỉ ... nói , rất nhiều hãng cứ chơi tầng Output vài chục cặp sò , thậm chí BTL , mà vẫn hái-èn :?: ..v..v...v.......
Và Fet thì cực B nó ở đâu ạ :roll:

 

Em không hiểu ý bác DoanPhi_83 lắm.

Bây giờ hầu như không thể thiết kế mới amplifier mà phải dựa theo topo có sẵn, bác không thể phát minh ra được cái bánh xe.
Fan của hồi tiếp dòng nên lấy dòng để tính cống suất => loa 4R công suất thấp hơn 8R (!?).
Tính công suất max người ta tín trên tải thực tế trước khi bị clip. Đối với amp hồi tiếp áp thì trở kháng giảm công suất tăng vì nó là nguồn áp.
2 thông số quan trọng là Maximum voltage swing (điện áp tối đa trước khi clip không tải) và Maximum Current Swing (dòng tối đa tầng công suất chịu được). Không biết bác tính cách nào mà ra được dòng tối đa là 2x3A (!?).
Mạch của bác huyhoang96 post lên là topo rất nổi tiếng, nhiều hãng dùng từ hàng sân khấu đến hi-end, về topo mạch không vấn đề gì, có chăng chỉ là tinh chỉnh lại giá trị linh kiện. Mạch này có đại diện nổi tiếng là hãng Gôn Mân bên Thụy Sĩ sử dụng và bán giá rất cao.
Mạch bác datjbl đưa lên là dạng mạch symmetrical cũng rất nổi tiếng, nó khuyếch đại tín hiệu riêng trên từng bán kỳ, nhiều hãng cũng sử dụng topo này, có một giáo sư đại học thiết kế mạch dạng này rồi free cho các bác dùng đó là giáo sư Leach với Leach amp, buồn là giáo sư đã qua đời rồi .
Topo mạch kinh điển nhất là mạch Lin, các bác nghiên cứu thêm, tài liệu trên mạng rất nhiều.
Kể cả FET và IGBT đều không có cực B, không hiểu bác đòi hồi tiếp áp cực B (đúng ra là cực G) để làm gì, làm nguồn dòng à, bác này đúng là fan hồi tiếp dòng.

"Thường thì trở kháng loa lớn độ nhạy lại cao, trở kháng loa nhỏ độ nhạy thấp nên thiết kế công suất như vậy chỉ điếc tai ở phần tần số có trở kháng cao, trong khi phần tần số ở trở kháng thấp thì lại chả nghe thấy gì." Cái này khá mâu thuẫn, không lẽ cứ loa có trở kháng cao là là độ nhạy cao? Mà suy cho cùng amp hồi tiếp áp điện áp ra hầu như không thay đổi theo tải, như vậy chính loa có trở kháng cao thì lại nghe nhỏ hơn loa trở kháng thấp, đơn giản là P=U^2/R.
Bác hiểu về cấu tạo loa tới đâu mà phát biểu như vậy, bác có biết lúc nào loa trở kháng cao lúc nào loa trở kháng thấp không?
Loa có trở kháng thấp tại 2 vùng.
+ Trở kháng thấp gần bằng điện trở DC cuộn dây tại tần số rất thấp, thấp hơn đáp ứng tuyến của loa. Lúc này vì áp không đổi nên công suất tăng để bù lại độ nhạy kém tại tần số này.
+ Trở kháng thấp tại sau vùng cộng hưởng cho đến gần hết vùng đáp ứng của loa, lúc này độ nhạy cũng thấp nên cần công suất cao để duy trì âm lượng.
Loa có trở kháng cao tại 2 vùng:
+ Ngay tại tần số cộng hưởng cơ khí màng loa, lúc này loa dao động nhưng lại cần rất ít năng lượng, công suất lúc này giảm nhưng vẫn nghe to.
+ Lúc tần số lên rất cao, lúc này đã quá khả năng đáp ứng tần số của loa, cuộn cảm trong loa bắt đầu có tác dụng làm tăng trở kháng để bảo vệ cao tần cho loa.
Như vậy có thể kết luận là chính hồi tiếp áp mới hạn chế méo biên độ cho loa.

Không biết là sao bác lại sợ công suất đến như vậy, đúng là các bác mới tập làm amp nên thiết kế mạch đơn giản, từ từ đi lên và tăng công suất, việc lắp song song sò là hết sức bình thường, chuyện sò không cân nhau không phải là vấn đề quá nghiêm trọng.

Nói như bác không lẽ cứ hồi tiếp áp là siêu méo siêu nhiễu hay sao??? Tại sao quá nhiều hãng làm hồi tiếp áp vậy??? Nếu bác thấy mạch của bác quá hay, quá ít méo, quá ít nhiễu thì bác cứ giới thiệu cho anh em làm, ngồi không mà phán vô tội vạ như bác dễ làm người mới lung lay, nhục chí lắm.

Vài lời nói thẳng, có gì bác thông cảm.

Em luôn ủng hộ các anh em tập tành thiết kế amp, cái này vui lắm các bác à, cần gì em sẽ hỗ trợ hết mình.

 

Cám ơn bạn,
Cái chỗ nói vể trở kháng mình cũng hiểu như vậy và có thêm 1 số giải thích không biết là có sai nhiều không:
- Đặc tuyến FR của loa cứ cho là bằng phẳng. Nhưng nó đo bằng cách giữ nguyên biên độ điện áp tín hiệu đo (tại những tần số từ 20-20000 Hz).
- Độ nhạy của loa được nhà sản xuất cung cấp là giá trị tại 1 điểm (tại tần số 1 kHz nếu công suất tín hiệu là 1W, đo tại khoảng cách 1m cách mặt loa, hoặc tại tần số nào đó nếu cung cấp tín hiệu nhiễu có biên độ 2.83V). Nếu đo bằng tín hiệu nhiễu thì mình hiểu tại những tần số khác, có thể độ nhậy của loa còn nhỏ hơn giá trị công bố. Nếu đo tại tần số 1kHz, dựa vào cái bảng đồ thị của bạn mình thấy tại 1kHz thì trở kháng = 8 Ohm, điện áp đo tại tần số đó là Sqrt (1.8). Nếu đặt tín hiệu ở mức công suất 1W ở tần số khác (ví dụ 45 Hz), tại đó trở kháng loa là 64 Ohm => Điện áp rơi trên loa khoảng Sqrt (1.64) => độ nhạy của loa tại tần số 45 Hz bằng S(1kHz) + 10 lg [(1.64)/(1.8)] = S(1 kHz) + 9,03 dB. Nếu S(1 kHz) = 87 dB thì S (45 Hz) = 96 dB. Nghĩa là trở kháng lớn thì độ nhậy lớn, cần ít công suất cũng nghe to được, trở kháng nhỏ thì cần nhiều công suất mới nghe to được. Nếu amply tốt nó sẽ khuyếch đại áp mà không chịu ảnh hưởng trong khoảng trở kháng cho phép. Như thế nghĩa là tín hiệu âm thanh có đặc tuyến FR gần như tín hiệu đầu vào amply. Vì áp không thay đổi theo trở kháng tải loa nên công suất cũng tuân theo đúng nguyên lý, trở kháng thấp thì cần nhiều công suất, trở kháng cao thì cần ít công suất.

Còn vấn đề về nhiễu thì mình tự suy luận mò thôi. Vì thiết bị họ sản xuất ra không thể hoàn hảo, mỗi linh kiện FET hay JFET hay Trans đều có sai số nhất định so với cùng loại nên khi ghép với nhau sẽ có những phần tham số không mong muốn và cũng không phải giống nhau hoàn toàn. Cứ thử tưởng tưởng 1 luồng điện tử chạy vào linh kiện, nếu tham số khác nhau sẽ dẫn tới độ thay đổi về pha khác nhau. Khi chập tín hiệu lại sẽ xảy ra hiện tượng di dịch giống như kiểu pha định trong truyền sóng vô tuyến, dĩ nhiên là sẽ gây nhiễu cho nhau.
Vấn đề méo, mình cũng tự suy luận mò thôi. Nhờ diot Zener (mạch của huyhoang) mà điểm làm việc được cố định nên áp trên cực B được cố định (mình xét transistor vì nó cũng tương tự FET và lại chỉ nhớ transistor thôi). Nghĩa là tầng công suất khuyếch đại theo dòng. Nếu biên độ điện áp tại các tần số tín hiệu đầu vào là không đổi thì dòng này không đổi (hoặc tăng giảm theo tỷ lệ nào đó chứ không biến thiên theo quy luật của trở kháng tải loa) nghĩa là rất dễ xảy ra dòng I B không biến thiên như mong muốn (cần biến thiên để sao cho Ic (Hz)= Ie = Ic (1 Khz) * Sqrt (Zt (1 kHz)/Zt (Hz)) = Ic (1 kHz) * Sqrt (8/Zt (Hz)). Nếu không thiết kế được điều này thì amply không thể đạt được khuyếch đại điện áp mà không phụ thuộc vào sự thay đổi Zt của loa ở những tần số khác nhau. Nghĩa là rất dễ gây méo tín hiệu. Chắc có lẽ mạch chuẩn đấy đã tính toán kỹ để đạt được yêu cầu biến thiên dòng. Chỉ cần sai số linh kiện nhỏ và căn chỉnh khi chế tạo thì sẽ đạt được khuyếch đại điện áp (khi xét đầu vào và đầu ra của amply chứ không phải xét ở tầng công suất).
Vấn đề méo và nhiễu do chế độ đẩy kéo thì hiển nhiên luôn tồn tại.

Có thể mình cũng tham khảo từ mạch này và tối ưu cho mạch của mình.

Quên mất: Nếu công suất 420W, điện áp +-70V thì I = P/U = 3A thôi, Z = U.U/P = 46,67 Ohm, Ztải mà chỉ có 4Ohm thì dĩ nhiên công suất sẽ rơi nhiều trên Trans hoặc FET. Nếu chỉ dùng 1 cặp Trans thì có khi cháy Trans vì khi đó công suất gánh trên mỗi Trans là (70 - 4*3)*3 = 174W. Nếu amply này mà kéo Zt = 64 Ohm thì công suất tối đa trên tải loa tại tần số 45 Hz sẽ là (70/64).70=76,5W, khi đó Z = Zt = 64 Ohm (chỉ xét tầng CS thôi).

 

Vấn đề trở kháng loa thì cũng như em nói thôi, amplifier là nguồn áp chứ không phải nguồn dòng.
Bác quên rằng cả 2 mạch trên đều mắc dạng D chung/C chung, đây là cách mắc dạng buffer dòng, tức là hệ số khuếch đại dòng lớn, hệ số khuyếch đại áp gần bằng 1. Như vậy lý tưởng thì trong khoảng giới hạn dòng của linh kiện công suất thì áp ra vẫn không đổi phụ thuộc tải. Bác nói đúng, MOSFET có nội trở Ron, tải lớn Ron này gây sụt áp, dòng tăng kéo theo phải tăng Vgs... BJT tải lớn hfe giảm, Vce tăng, phải tăng dòng Ib, như vậy Av tầng cuối lúc này sẽ giảm rất nhanh và áp ra sẽ giảm khi có tải trở kháng nhỏ. Nhưng nó chỉ đúng với mạch vòng hở, không có hổi tiếp điện áp. Cả 2 mạch trên đều có hồi tiếp áp sửa dạng và biên độ tín hiệu, nói đơn giản là nhờ có hồi tiếp, tầng tín hiệu và tầng khuếch đại áp nhận biết được hiện tượng sụt áp tải mà tự động tăng áp/dòng kích cho FET/BJT nên biên độ tín hiệu hầu như không đổi bất chấp tải và tần số, tất nhiên là trong giới hạn cho phép.