오디오 증폭기에 사용할 최고의 트랜지스터

이번에는 오디오 증폭기를 설계 할 것입니다. 지금까지 강연에서 우리는 여전히 BJT에 있으며, 내가 들었던 것을 기반으로 FET는 BJT의 철저한 것과는 달리 부분적으로 논의 될 것입니다. 어쨌든, 나는 최고의 오디오 증폭을 위해 어떤 트랜지스터를 사용할지를 계획 할 수 있도록 초기에 아이디어를 갖고 싶습니다. 다른 트랜지스터 (BJT / FET)가 더 나은 방법에 대한 몇 가지 스레드를 읽었지만 다른 포럼에서는 성능이 구성 요소가 아니라 트랜지스터가 올바르게 바이어스되는 방법 및 회로가 올바르게 설계되는 방법에 의존한다고 말합니다.

오디오 증폭기를 설계 할 때 네 가지 하위 유형의 트랜지스터 중 가장 효율적인 것은 무엇입니까? (NPN / PNP / JFET / MOSFET)

그건 그렇고, 교수님의 요구 사항은 바로 이것 입니다. 현재 우리 그룹은 회로의 특성 (와트, 임피던스 등)을 아직 결정하지 않았습니다.

여러 유형의 BJT에서 오디오 앰프를 성공적으로 구축 할 수 있습니다. 앰프가 잘 작동하는 것은 트랜지스터가 아닌 회로가 될 것입니다. 2N4401 (NPN) 및 2N4403 (PNP)과 같은 젤리 빈 부품을 선택하여 최종 전력 출력 트랜지스터를 제외한 모든 부품에 부착합니다. 많은 부분이 그 역할을 할 수 있습니다. 자신이 좋아하는 젤리 빈 소 신호 트랜지스터가 있다면 원하는 경우 사용하십시오. 제가 언급 한 것들은 합리적인 이득을 가지고 있으며 최대 40V를 처리 할 수 ​​있습니다. 이것은 앰프가 교수에게 깊은 인상을 줄 수있을 정도로 충분해야합니다.

최종 출력으로 사용할 수있는 전력 트랜지스터가 많이 있습니다. 몇 와트를 목표로 삼고 있다면 아마도 TIP41 (NPN) 및 TIP42 (PNP)와 같은 기본 부품을 사용할 것입니다.

그러나이 프로젝트를 만들거나 중단시킬 트랜지스터를 선택하는 것은 아닙니다. 내가 언급 한 트랜지스터로 인상적인 오디오 앰프를 만들 수 있지만 혼란을 일으킬 수도 있습니다. 실제로 디자인에 달려 있습니다. 오디오에서 전체 노이즈 및 고조파 왜곡이 우선 순위가 높습니다. 이들은 신중한 회로 설계와 모든 단계에서 이러한 매개 변수에 대한 관심에서 비롯됩니다.

JFET 또는 MOSFET과 같은 다른 유형의 트랜지스터를 사용할 수도 있습니다. 그것들은 올바르게 활용하기 위해 다른 회로 토폴로지가 필요하지만 좋은 앰프를 만드는 데 사용될 수 있습니다. BJT 세부 사항을보다 철저하게 살펴볼 것이므로 지금 당장 그 내용을 고수하겠습니다. 이것은 훌륭한 학습 연습이 될 것입니다. 잡음이 매우 낮고 왜곡이 매우 낮은 앰프를 설계하는 것은 쉽지 않습니다.

MOSFET에 비해 동일한 수의 부품에 대해 BJT를 사용하여보다 효과적인 전력 출력단을 만들 수 있습니다. 나는 효과적인 푸시 단어를 사용하여 간단한 푸시 풀 회로에 사용되는 BJT와 동일한 전원 공급 장치에서 출력 전압이 더 높거나 더 크게 스윙한다는 것을 의미합니다. 이는 BJT를 켜려면 약 0.6 ~ 0.7V 만 필요하지만 수백 밀리 암페어를 공급하는 MOSFET을 얻으려면 게이트를 3 또는 4V로 구동해야 할 수 있습니다.

다시, 이것은 간단한 이미 터 팔로워 푸시 풀 클래스 AB 출력 스테이지가됩니다. 파워 레일로 제한되는 신호로만 출력 트랜지스터를 구동 할 수 있으며 이것이 24V dc 인 경우 22Vp-p 인 신호를 파워 트랜지스터로 구동 할 수 있어야합니다. 각 BJT가 0.7 볼트 (베이스 이미 터 접합 때문에)를 "손실"한다고 가정하면, 최대 출력 전압은 피크 대 피크 약 20.6 볼트가됩니다. mosfets를 사용하는 경우 14 볼트 피크와 비슷한로드로 정점에 도달합니다.

지금까지 내 대답에는 약간의 손짓이 있지만 소스 추종자로 연결된 mosfets에 대한 숙제를하고 작은 Vgs (임계 값)로 하나를 선택하고 데이터 시트를 검사하여 얼마나 많은 게이트 구동 전압이 필요한지 확인하십시오 그것을 통해 수백 밀리 암페어가 흐르게합니다.

출력 트랜지스터가 컬렉터 연결 또는 드레인 연결되는 곳에서는 작업하기가 훨씬 더 복잡한 디자인이 있지만 초보자에게는 신중하게 디자인하지 않으면 불안정하고 실리콘이 더 필요하기 때문에 멀리 떨어져 있습니다. 효과적으로 일하기 위해.

따라서 전원 출력, 스피커 부하 또는 전압 레일을 지정하지 않았다면 BJT 전원 출력 단계가 최선의 선택이라고 할 수 있습니다. 다른 트랜지스터에 관해서는 BJT를 고수했습니다. 수만 가지의 상업용 디자인에 사용되었습니다. 물론 출력 트랜스포머를 사용하여 클래스 A 출력 스테이지를 고려할 수 있습니다. 아마도 고려할 가치가 있지만 단점은 최종 트랜지스터 바이어스로 인한 효율 손실입니다.

적절한 앰프에 필요한 바이어 싱 배열을 보여주는 상당히 간단한 출력 스테이지를 살펴 보았습니다.-

이 사이트 에서 온 것 입니다. 괜찮은 사양을 가지고 있고 다이오드 / 바이어스가없는 컷 다운 버전을 권장하기 때문에 권장합니다. 나는 개인적으로 그것이 초보자에게는 좋은 출발이 될 것이라고 생각합니다. 이 사이트에서는 좋은 출력 단계를 만들기 위해 필요한 사항에 대해 몇 가지 설명합니다.

좀 더 연구를하면 기본 설계를 가져 와서 이득을 추가하고 개별 트랜지스터에 대한 연산 증폭기를 교체 할 수 있습니다.

이것은 약간의 대답이지만, 동일한 질문을하는 데 도움이되기를 바랍니다.

BJT를 선호하지만 MOSFET은 사용하기 쉬우 며 충실도 측면에서 BJT보다 성능이 뛰어납니다. 둘 다 훌륭한 결과를 줄 수 있습니다. 원하는 것을 사용하십시오. MOSFET은 일반적으로 더 높은 공급 전압 (더 높은 최대 Vd)을 처리 할 수 ​​있습니다. 따라서 가장 편한 느낌으로 계산하고 (현명한 계산) 둘 다에 대해 편안하게 느끼면 random.org를 사용하십시오.

Andy aka가 말한 것을 추가하려면 출력 스윙으로 각 레일 아래에서 0.7V를 얻기 위해 매우 복잡한 디자인이 필요하다는 것을 알아야합니다. 이것은 BJT 앰프의 앰프 단계에서도 구동하기 위해 신호를 필요로하기 때문에 레일 전압 중 하나를 일반적으로 약 10 % 줄입니다. ). 그리고 나는 연산 증폭기 증폭기가 교수에게 깊은 인상을 줄 것이라고 생각하지 않습니다. 적어도 내가 연구 한 곳에서 op-amp를 사용하면 완전히 실패했을 것입니다. 게다가, 당신이 하나를 조심스럽게 설계 할 수 있습니다 (정교하게 설계된 드라이버 스테이지 포함)는 18 W에서 8 옴입니다. 일반적으로 연산 증폭기는 10-15W 만보고 있습니다. 첫째, 연산 증폭기는 설계하는 데 5 분이 필요하며, 둘째로 전력이 부족합니다.

또한 다이오드와 트랜지스터가 다이오드와 출력 트랜지스터를 완벽하고 열적으로 연결하지 않는 한 두 개의 다이오드를 사용하여 BJT 출력 스테이지를 바이어스하는 것은 특히 좋은 생각은 아닙니다. BJT 증폭기는 열 폭주에 매우 취약합니다. 실제 신호 다이오드를 사용하면 실제로는 매우 높은 바이어스 전류로 끝날 수 있습니다. 다이오드 (1N4001)를 사용하려면 정류기 다이오드를 사용하십시오.

"성능"을 정의하십시오. 왜 "효율성"에 관심이 있습니까? 트랜지스터는 다른 방식으로 오디오 증폭기에 사용됩니다. 악명 높은 Neve 콘솔 마이크 프리와 같이 오버 드라이브되는 개별 A 급 회로가 있습니다. 논문에서 연산 증폭기 설계는 최고의 성능을 발휘할 것이다 (실제로 기존 연산 증폭기 앞에 별도의 트랜지스터를 배치하는 것은 이론적 인 성능 한계에 근접 할 것이다). 그러나 더 일반적으로는 입력 트랜지스터, 이득 트랜지스터 및 출력 트랜지스터가 있습니다.

입력 트랜지스터는 노이즈가 적어야합니다. BJT는 올바른 소스 임피던스 인 경우 노이즈가 더 적은 경향이 있습니다 (Op 앰프의 경우 30Hz에서 NE5534A의 경우 ~ 5.5 / 0.0015 = 3k7 인 전압 노이즈 / 전류 노이즈를 확인하여 데이터 시트에서이를 확인할 수 있습니다). JFET는 초저 전류 잡음을 가지므로 높은 Z 입력으로 더 나은 잡음 성능을 갖는 경향이 있습니다.

이득 트랜지스터는 저잡음 및 높은 이득이어야한다. 좋은 출력 트랜지스터를 만드는 것이 확실하지 않습니다. 대역폭 또는 열 특성이있을 수 있습니다.