ミニオーディオアンプ回路

この記事では、非常に小さな入力信号を可聴スピーカー出力に増幅するためにすばやく構築できる、いくつかのミニオーディオアンプ回路について説明します。

1）1ワットのアンプ回路

最初のミニオーディオアンプ回路は、単一のNPNと単一のPNPパワートランジスタを備えた「相補型」出力段で動作し、古いアンプモデルで一般的に見られる出力トランスを取り除きます。電力出力は約1Wで、歪みはほとんどありません。入力信号は、ボリュームコントロールRV1を介して転送され、次にC1を介してQ1ベースに転送されます。

Q1のコレクター負荷は、R1、R5、およびスピーカーで構成されます。 Q1のコレクタ電圧は電源電圧の約50％、つまり4V5です。 R1値が非常に小さい（68R）ため、Q2およびQ3ベースも同様にQ1コレクターと同じ電圧（ほぼ）になります。

Q2、Q3エミッターの交点内では、電圧はほぼ4V5、R3、R4であり、Q2とQ3を流れる電流を制御するための非常に小さな値の抵抗器です。増幅された入力信号が4V5以下の場合、Q2はオフになります（ベースはエミッタと比較して低電圧になる可能性が高いため）。それでも、Q3は信号を通過し続ける可能性があります。

Q1が4V5で信号を増幅するとすぐに状況が逆転し、Q2がオンになり、Q3がオフになります。

信号はQ2とQ3のエミッタ接地ジョイントで混合され、大きな電解コンデンサC2によってスピーカーに転送されます。 C2コンデンサの値を小さくすると、周波数応答が弱くなる可能性があります。

負帰還はR5とR2によって提供され、ゲインをわずかに最小化することで安定性を保証します。 R1は、Q2とQ3に少量のベースバイアスを与えるために組み込まれています。はるかに優れたレイアウトでは、サーミスタまたはダイオードを使用して、出力トランジスタのペアに損傷を与える可能性のある熱暴走状況から保護します。

マイナス面はトランジスタのDC結合であり、特定のトランジスタがその特性をシフトすると、その影響は壊滅的なものになる可能性があります。このため、出力トランジスタのペアは正しく「一致したペア」である必要があります。他のいくつかのバリアントも、同一のhFEと正しく一致していれば、テストできます。

2）補聴器用の小型アンプ

安くて汚いオーディオミニアンプ回路があなたが探しているものであるとき、あなたはおそらくこの小さなデバイスをテストすることができます。他のさまざまな要因の中でも、難聴のある人のためにヘッドフォンの出力を上げることに慣れている可能性があります。回路は単純なツイントランジスタ、オーディオアンプです。 1番目のトランジスタQ1は、C1からの信号を取得する基本的な中ゲインプリアンプのように機能し、DCブロッカーのように機能します。

トランジスタQ1は信号を増幅し、C2に送ります。次に、そのトランジスタ}は、パワーアンプ段のように構成されたQ2に信号を供給します。このステージは信号をさらに増幅し、C3はそれをスピーカーに向けて切り替えます。

多少の歪みが見られる可能性がありますが、C5のさまざまな値を使用してテストし、指定された範囲内に維持することで、これを最小限に抑えることができます。これが正しく機能しない場合は、他の値を検討してください。ただし、トランジスタのゲインがどのように異なるかを考えると、すべてのものが正しく機能するためには、かなりの実験が必要になる可能性があります。

3）改良されたミニチュア補聴器アンプ回路

4）ハーフワットアンプ回路

ここで紹介する次のミニチュアオーディオアンプ回路は非常に簡単です。出力電力は約250mWで、通常、ほとんどのアプリケーションに十分であり、一般的なトランジスタラジオと同じくらい優れています。ディストーション量はかなり高く、約5％です。

この小さなアンプは適度に感度が高く、約50 mVの入力で100％の出力を提供できます。入力インピーダンスは約50kです。基本的なトーンコントロールが統合されています。これは実際にはパッシブなトーンコントロールではなくアクティブなトーンコントロールではありませんが、効果はかなり適切です。ボリュームコントロールセンターアームは、DCブロッキングコンデンサを介してQ1ベースに接続されています。

回路動作

Q1は非常に伝統的なエミッタ接地アンプのように接続され、R2はベースバイアスを供給し、R3はコレクタ負荷のように動作します。このステージは、PNPタイプの2番目のトランジスタに直接結合されています。これを行うことにより、Q1を通過する電流が2番目のトランジスタにバイアスを供給します。採用された値では、2番目のトランジスタの出力はスピーカーのコイルに直接結合されます。

これは賢明な考えではないように思われるかもしれません。出力トランジスタのスタンバイ電流が常にコイルにバイアスをかけ、通常の動作レベルから少しインまたはアウトすることがあるからです。それでも、大きなスピーカーを使用した場合、当然のことながら、これはほとんど影響を与えず、優れたHi-Fi出力を期待していないため、違いはありません。

トーンコントロール

トーンコントロールには、Q1のコレクター/ベース全体でたまたま結合されたC2とRV2が含まれています。 RV2が高い抵抗値に設定されている場合、これはほとんど影響を与えませんが、最小レベルに設定されている場合、100nFは位相がずれがちな高周波のフィードバックを引き起こし、結果として完全にキャンセルされます。回路が正しく機能するようにするには、R3を細心の注意を払って決定する必要があります。

この記事に示されている値は39オームであり、これは単なる平均範囲であり、回路が機能していることを保証するための予備設定には十分に機能する可能性がありますが、値は実験によって決定する必要があります。非常に小さい場合は、大容量の構成で極端な歪みが見られます。

過度に高い場合、サウンド出力の品質は非常に良好ですが、電流ドレインが多すぎる可能性があります。値を選択するためのいくつかの方法を見つけることができます。マルチメータがない場合、値は適切な品質に適した最小値として決定する必要があります。

マルチメータにアクセスできる場合は、これを電源電圧と直列に接続し、R3を選択して、入力信号がない場合に動作する電流であるアンプの静止電流が約20mAになるようにする必要があります。

Q2は非常に熱くなり、ヒートシンクを使用しないと熱暴走に陥る可能性があるため、ヒートシンクの上にQ2を取り付けることが重要です。スピーカーのインピーダンスはそれほど重要ではなく、プロトタイプのスピーカーでは、8オームから80オームまで、ほとんどすべてが良好に機能しました。ただし、スピーカーのインピーダンスを変更するには、R3の値を変更する必要がある場合もあります。

5）基本的な3Vミニアンプ回路

部品点数を減らすために、Tr1とTr2の間、およびTr2とスピーカーの間で直接結合が採用されています。 Tr1は、共通エミッタ増幅器Tr2を介してロードする共通コレクタ増幅器のように機能します。 Tr1ベースバイアスはTr2のコレクタから抽出されます。これはTr1のベースと位相がずれているため、過度の安定化が達成されます。

同様に、Tr1の定常コレクタ電流の一部は、Tr2を介してベースからエミッタに流れ、本質的なバイアスを供給します。負帰還はR5とR3によって提供されます。 R3は2つのステージを介してフィードバックを提供し、R5は出力を介してTr2の入力にフィードバックを実装します。

このフィードバックの効果により、驚くほど低い周波数まで非常にフラットな応答曲線が得られます。トランジスタを2N2907に変更することで、高周波応答を大幅に向上させることができます。このデバイスを適用すると、ゲインが向上する場合もあります。

サブミニチュアアンプ回路は、FMまたはAMチューナーからの出力をブーストするのに最適な場合があります。イヤピース出力でのみ機能するコンパクトなラジオをお持ちの場合は、音量をスピーカーレベルまで上げるのに慣れている可能性があります。これを行うには、ラジオからの出力をアンプの入力に接続するだけです。

このアンプで使用されるスピーカーは、可能な限り、ハウジング内の12インチタイプである限り、できるだけ大きくする必要があります。非常に小さいスピーカーを実装すると、入力信号が利用できない場合でも十分な電流が巻線上を移動する可能性があるため、少し非効率になる可能性があります。

バッテリーを介して利用される電流は比較的高く、約150mAになります。つまり、これは可能な限り大きくする必要があります。

6）3Vで動作する別のミニアンプ回路

このミニアンプは、次のようなソース抵抗を使用して、3 V〜20Vの電源電圧で問題やエラーなしに動作できます。

供給電圧/ 2 mA（kオーム）

アンプが提供できる出力は、当然、同封の表からわかるように、電源電圧とそのスピーカー抵抗によって決まります。

増幅器の静止電流使用量は1mA〜1.5 mAであり、正確な大きさは使用するトランジスタの種類によって異なります。

静止電流がこの特定の制限を超えて低下した場合は、R9の値を微調整することが不可欠になる可能性があります。表から明らかなように、アンプは高インピーダンススピーカーで効率的に機能します。

200オームものインピーダンスを持つスピーカーは簡単に入手できないため、補完的なトランスを備えたインピーダンスの低いスピーカーを使用してみることを選択します。

例えば、８オームのスピーカーは、約５：１の比率を使用する変圧器と共に使用され得る。

アンプの出力パワーはそれほど高くはありませんが、静かなエリア内で適度に効率的なスピーカーと組み合わせると十分です。アンプの電圧ゲインは約50で、3dB帯域幅は約300Hz〜6kHzです。

PCBデザイン

1.5ワットディスクリートアンプ

この小さなアンプ回路は、あらゆるオーディオ実験者にとって便利なサポートになります。

音響範囲内で機能する発振器を介して可聴インパルスを増幅および生成すること、欠陥のある可能性のある別のオーディオアンプを介して信号を追跡すること、測定またはリレー操作などのために許容可能な電力レベルに他の信号を増幅することに慣れている可能性があります。等

現代では、1〜3ワットの出力を供給する集積回路パワーアンプがたくさんありますが、それらの大部分は、不安定さを回避できるように回路の慎重なレイアウトを要求します（不安定なアンプは振動して破壊される可能性があります） 。

さらに、ディスクリートトランジスタアンプは、電圧を評価してその動作をよりよく理解できるため、はるかに有益です。

したがって、現在の小型増幅器は、ICベースの設計よりもはるかに安定していることは別として、ユーザーの要件に完全に適したディスクリートトランジスタを適用して開発されています。

トランジスタQ2、Q4、Q5は、ヒートシンクとして機能する小さなアルミニウムに接合されています。

回路のしくみ

この回路は、多数のオーディオアンプの典型的なものです。一次電圧増幅器トランジスタＱ３は、二次整合（ＮＰＮプラスＰＮＰ）Ｑ４およびＱ５を実行し、これらは、大きな電流利得を提供するが、単一電圧利得よりも低いバッファである。

Q4とQ5のベースは適切に2つのベースエミッタ接合を脇に置く傾向があるため、Q3を使用してこれらのBJTのバイアス電圧を設定します。

トランジスタQ1は、入力電圧と出力電圧の分割された変動を分析するエラーアンプのように機能します。

実質的に変動がある場合は、Q3に制御電圧を供給してエラーを修正します。

出力電圧は（R6 + R5）/ R5の比率で分割されるため、適切なゲインは多少低くなる可能性がありますが、計算されたゲインは28になります。

増幅器のDCバイアスポイントは、R5によって変更されないQ2によってさらに確立され、これはC3によって分離されます。

Q3でほぼ一定の電流を維持するために、コンデンサC6は、R8の両端の電圧（したがって、それを流れる電流）が一定になるように配置されます。コンデンサC4とC5は周波数補償を提供することに慣れています