Bester Transistor für Audioverstärker

Sie könnten erfolgreich einen Audioverstärker aus vielen verschiedenen Arten von BJTs bauen. Es wird die Schaltung sein, nicht der Transistor, die dafür sorgt, dass der Verstärker gut funktioniert. Ich würde Jellybean-Teile wie 2N4401 (NPN) und 2N4403 (PNP) auswählen und für alles außer den Endleistungs-Ausgangstransistoren bei ihnen bleiben. Viele Teile könnten diese Rolle ausfüllen. Wenn Sie Ihre eigenen Lieblings-Jellybean-Kleinsignaltransistoren haben, verwenden Sie sie, wenn Sie dies vorziehen. Die von mir erwähnten haben eine vernünftige Verstärkung und können bis zu 40 V verarbeiten, was gut genug sein sollte, damit ein Verstärker Ihren Professor beeindrucken kann.

Es gibt viele mögliche Leistungstransistoren, die als Endausgang verwendet werden können. Wenn Sie auf ein paar Watt abzielen, würde ich wahrscheinlich mit einfachen Teilen wie dem TIP41 (NPN) und TIP42 (PNP) gehen.

Auch hier ist es jedoch nicht die Wahl des Transistors, die dieses Projekt über Erfolg oder Misserfolg entscheidet. Sie können mit den erwähnten Transistoren sicherlich einen beeindruckenden Audioverstärker erstellen, aber Sie können auch ein Chaos anrichten. Es kommt wirklich auf das Design an. Im Audiobereich haben Gesamtrauschen und harmonische Verzerrungen hohe Priorität. Diese resultieren aus einem sorgfältigen Schaltungsdesign und der Beachtung dieser Parameter bei jedem Schritt auf dem Weg.

Sie können auch andere Arten von Transistoren wie JFETs oder MOSFETs verwenden. Diese würden eine andere Schaltungstopologie erfordern, um sie richtig zu nutzen, können aber auch verwendet werden, um einen guten Verstärker zu bauen. Da Sie die BJT-Details gründlicher durchgehen werden, würde ich mich vorerst daran halten. Dies wird eine großartige Lernübung sein. Es ist nicht trivial, einen Verstärker mit sehr geringem Rauschen und sehr geringer Verzerrung zu entwickeln.

Sie werden wahrscheinlich eine effektivere Leistungsendstufe mit BJTs für die gleiche Anzahl von Komponenten im Vergleich zu MOSFETs herstellen. Ich verwende das Wort effektiv, um zu bedeuten, dass Ihre Ausgangsspannung für dieselbe Stromversorgung mit BJTs, die in einer einfachen Gegentaktschaltung verwendet werden, höher / größer wird. Dies liegt daran, dass Sie zum Einschalten eines BJT nur etwa 0,6 bis 0,7 V benötigen, während Sie sein Gate möglicherweise mit 3 oder 4 Volt ansteuern müssen, um einen MOSFET zu erhalten, der mehrere hundert Milliampere liefert.

Auch dies wird eine einfache Emitterfolger-Push-Pull-Ausgangsstufe der Klasse AB sein. Sie können die Ausgangstransistoren nur mit einem Signal ansteuern, das auf die Stromschienen beschränkt ist, und wenn dies (z. B.) 24 V DC ist, sollten Sie in der Lage sein, ein Signal mit 22 Vp-p an die Leistungstransistoren zu treiben. Da jeder BJT 0,7 Volt "verlieren" würde (aufgrund des Basis-Emitter-Übergangs), beträgt die maximale Ausgangsspannung etwa 20,6 Volt von Spitze zu Spitze. Wenn Sie Mosfets verwenden, wäre es eher eine 14-Volt-Spitze, um eine anständige Last zu erreichen.

Bisher gibt es in meiner Antwort ein bisschen Handwinken, aber machen Sie einfach Ihre Hausaufgaben zu Mosfets, die als Source-Follower verbunden sind, und wählen Sie einen mit dem kleinen Vgs (Schwellenwert) aus und überprüfen Sie das Datenblatt, um zu sehen, wie viel Gate-Ansteuerspannung benötigt wird um ein paar hundert Milliampere durchfließen zu lassen.

Es gibt komplexere Designs, die ziemlich schwierig zum Laufen zu bringen sind, wenn die Ausgangstransistoren Kollektor- oder Drain-verbunden sind, aber als Anfänger würde ich mich von diesen fernhalten, da sie instabil sind, wenn sie nicht sorgfältig entworfen werden, und mehr Silizium erfordern um effektiv arbeiten zu können.

Da Sie also keine Ausgangsleistung, Lautsprecherlast oder Spannungsschienen angegeben haben, würde ich sagen, dass eine BJT-Leistungsendstufe wahrscheinlich die beste Wahl ist. Was die anderen Transistoren betrifft, würde ich bei BJTs bleiben - sie wurden in Zehntausenden von guten kommerziellen Designs verwendet. Sie könnten natürlich eine Klasse-A-Ausgangsstufe mit einem Ausgangstransformator in Betracht ziehen - dies ist wahrscheinlich eine Überlegung wert, aber die Kehrseite ist der Effizienzverlust aufgrund der endgültigen Transistorvorspannung.

Ich habe mich gerade nach einer ziemlich einfachen Ausgangsstufe umgesehen, die die Vorspannungsanordnung zeigt, die Sie wahrscheinlich für einen anständigen Verstärker benötigen, und bin auf diese gestoßen: -

Es kam von dieser Seite. Ich empfehle es, weil es eine anständige Spezifikation zu haben scheint und die Seite auch eine abgespeckte Version ohne Dioden / Vorspannung empfiehlt. Ich persönlich denke, es wäre ein guter Anfang für einen Anfänger. Auf der Website werden verschiedene Dinge darüber diskutiert, was für eine gute Ausgangsstufe erforderlich ist.

Sie können das grundlegende Design nehmen und Verstärkung hinzufügen und den Operationsverstärker gegen einzelne Transistoren austauschen, wenn Sie ein wenig mehr Forschung betreiben.

Dies ist eine etwas späte Antwort, aber ich hoffe, sie hilft jemandem, der die gleichen Fragen stellt.

Ich bevorzuge BJTs, aber MOSFETs sind super einfach zu bedienen und können BJTs in Bezug auf die Wiedergabetreue übertreffen. Beide können hervorragende Ergebnisse liefern, verwenden Sie einfach das, was Sie bevorzugen. MOSFETs können im Allgemeinen höhere Versorgungsspannungen verarbeiten (höhere maximale Vds). Gestalten Sie also mit dem, womit Sie sich am wohlsten fühlen (in Bezug auf die Berechnung), und wenn Sie sich mit beiden gleichermaßen wohl fühlen, verwenden Sie random.org.

Um das zu ergänzen, was Andy alias sagte, wissen Sie nur, dass Sie ein sehr komplexes Design benötigen, um 0,7 V unter jeder Schiene zu erhalten, wenn Ihr Ausgang schwingt. Dies liegt daran, dass die Verstärkerstufe eines BJT-Verstärkers auch das Signal benötigt, um ihn anzusteuern, was normalerweise die Spannung einer der Schienen um etwa 10% senkt (zitieren Sie mich nicht mit dieser Zahl, es ist nur eine allgemeine Faustregel, die ich verwende ). Und ich glaube nicht, dass ein Operationsverstärker einen Professor beeindrucken wird. Zumindest dort, wo ich studiert habe, wäre ich sofort gescheitert, wenn ich einen Operationsverstärker verwendet hätte. Und außerdem ist das Maximum, das Sie (mit einer sorgfältig konstruierten Treiberstufe) aus einem herausholen können, 18 W an 8 Ohm - dies mit einem NE5532, wenn ich mich richtig erinnere. Im Allgemeinen sehen Sie bei einem Operationsverstärker nur 10-15 W. Erstens benötigt ein Operationsverstärker 5 Minuten zum Entwerfen und zweitens ist die Leistung düster.

Außerdem ist die Verwendung von zwei Dioden zum Vorspannen einer BJT-Ausgangsstufe nicht besonders die beste Idee, es sei denn, Sie passen Ihre Dioden und Transistoren perfekt an und verbinden die Dioden und die Ausgangstransistoren thermisch. BJT-Verstärker sind sehr anfällig für thermisches Durchgehen. In der Praxis werden Sie wahrscheinlich feststellen, dass Sie einen sehr hohen Vorspannungsstrom erhalten, wenn Sie normale Signaldioden verwenden. Verwenden Sie Gleichrichterdioden, wenn Sie Dioden verwenden - 1N4001.

Definiere "Leistung". Warum interessiert Sie "Effizienz"? Transistoren werden in Audioverstärkern auf unterschiedliche Weise verwendet. Sie haben diskrete Klasse-A-Schaltkreise, die gut übersteuern, wie der berüchtigte Neve-Konsolen-Mikrofonvorverstärker. Auf dem Papier hat ein Operationsverstärkerdesign die beste Leistung (tatsächlich wird das Platzieren separater Transistoren vor einem herkömmlichen Operationsverstärker wahrscheinlich der theoretischen Leistungsgrenze nahe kommen). Aber im Allgemeinen haben Sie Eingangstransistoren, Verstärkungstransistoren und Ausgangstransistoren.

Eingangstransistoren sollten rauscharm sein. BJT sind tendenziell rauschärmer, wenn die Quellimpedanz richtig ist (für Operationsverstärker können Sie dies im Datenblatt nachschlagen, indem Sie sich das Spannungsrauschen / Stromrauschen ansehen, das für NE5534A bei 30 Hz ~ 5,5 / 0,0015 = 3k7 beträgt). JFET hat ein extrem niedriges Stromrauschen, sodass sie bei hohen Z-Eingängen tendenziell eine bessere Rauschleistung aufweisen.

Verstärkungstransistoren sollten rauscharm und hoch verstärkend sein. Ich bin mir nicht sicher, was einen guten Ausgangstransistor ausmacht. Bandbreite oder thermische Eigenschaften vielleicht.