Mój pierwszy samodzielnie zbudowany wzmacniacz audio – zacząłem od symulacji w LTspice

Interesowałem się audio DIY i po przeczytaniu wpisu na blogu o kimś, kto zbudował mały wzmacniacz mocy na tranzystorach, sam nabrałem ochoty, żeby spróbować. Jako źródło wykorzystałem rozdział 4 „Projekt miniaturowego wzmacniacza mocy” z książki „定本 トランジスタ回路の設計”. Bardzo starannie omawia wzmacniacz o mocy 0,5 W – od doboru wartości elementów aż po ocenę parametrów. Szczerze polecam ją każdemu, kto dopiero zaczyna.

Założenia projektowe: wzmocnienie napięciowe 10 razy (20 dB), co najmniej 0,5 W przy obciążeniu 8 Ω, pasmo przenoszenia 20–20 kHz i zniekształcenia nie większe niż 1%. Układ składa się ze stopnia wzmocnienia napięciowego w konfiguracji wspólnego emitera oraz przeciwsobnego stopnia wzmocnienia prądowego w klasie AB. Wiele się nauczyłem z fragmentu o dodaniu diod w celu wyeliminowania zniekształceń skrośnych w klasie AB oraz o sprzężeniu termicznym tranzystorów z radiatorem, które zapobiega niekontrolowanemu wzrostowi temperatury.

Nie mam analizatora audio, więc posiłkowałem się darmowym symulatorem układów LTspice. Mierząc wzmocnienie na podstawie przebiegów wejściowego i wyjściowego w analizie stanów nieustalonych, uzyskałem około 10 razy (20 dB) – praktycznie zgodnie z projektem. Następnie sprawdziłem harmoniczne za pomocą FFT i obliczyłem THD (współczynnik zniekształceń) poleceniem .four: wyszło około 2%, czyli niemal tyle samo, co w książce.

Płytkę po raz pierwszy zaprojektowałem w EasyEDA i zamówiłem w JLCPCB. Z kuponem kosztowało to około 500 jenów – zaskakująco tanio – a wysyłka z Chin trwała mniej więcej tydzień. Obawiałem się, czy to naprawdę zadziała, ale dźwięk pojawił się bez problemu. Zniekształcenia są niewielkie, a gra równie przyjemnie jak zwykły głośnik. Następnym razem chcę się zmierzyć także z układami zasilania i układami cyfrowymi.

Źródło: よもつひらさか