Transistor terbaik untuk digunakan untuk penguat audio

Istilah ini, kami akan merancang penguat audio. Sejauh ini dalam kuliah kami, kami masih di BJT dan berdasarkan dari apa yang saya dengar, FET hanya akan dibahas sebagian tidak seperti yang menyeluruh tentang BJT. Bagaimanapun, saya ingin memiliki ide awal ini sehingga saya dapat merencanakan transistor apa yang digunakan untuk amplifikasi audio terbaik. Saya telah membaca beberapa thread bagaimana transistor lain (BJT / FET) lebih baik, tetapi forum lain mengatakan bahwa kinerja tidak bergantung pada komponen tetapi pada bagaimana transistor bias dengan benar dan bagaimana rangkaian dirancang dengan benar.

Dalam mendesain penguat audio, mana dari empat subtipe transistor yang paling efisien? (NPN / PNP / JFET / MOSFET)

Ngomong-ngomong, persyaratan profesor saya hanya ini: buat saya terkesan. Saat ini grup saya belum memutuskan secara spesifik sirkuit (watt, impedansi, dll).

Anda dapat berhasil membangun amp audio dari berbagai jenis BJT. Ini akan menjadi sirkuit, bukan transistor, yang membuat amp bekerja dengan baik. Saya akan memilih bagian jellybean seperti 2N4401 (NPN) dan 2N4403 (PNP) dan tetap menggunakannya untuk semuanya kecuali untuk transistor output daya akhir. Banyak bagian yang bisa mengisi peran itu. Jika Anda memiliki transistor sinyal kecil ubur-ubur favorit Anda sendiri, gunakan itu jika Anda mau. Yang saya sebutkan memiliki keuntungan yang masuk akal dan dapat menangani hingga 40 V, yang seharusnya cukup baik untuk memungkinkan seorang amp mengesankan profesor Anda.

Ada banyak kemungkinan transistor daya untuk digunakan sebagai hasil akhir. Jika Anda bertujuan untuk beberapa Watt, saya mungkin akan pergi dengan bagian dasar seperti TIP41 (NPN) dan TIP42 (PNP).

Sekali lagi, bukan pilihan transistor yang akan membuat atau menghancurkan proyek ini. Anda tentu dapat membuat amp audio yang mengesankan dengan transistor yang saya sebutkan, tetapi Anda juga dapat membuat kekacauan. Ini benar-benar sesuai dengan desain. Dalam audio, kebisingan secara keseluruhan dan distorsi harmonik adalah prioritas tinggi. Itu datang dari desain sirkuit yang cermat dan memperhatikan parameter-parameter ini di setiap langkah di sepanjang jalan.

Anda juga dapat menggunakan jenis transistor lain, seperti JFET atau MOSFET. Itu akan membutuhkan topologi sirkuit yang berbeda untuk digunakan dengan benar, tetapi dapat digunakan untuk membuat amp yang bagus juga. Karena Anda akan membahas rincian BJT lebih teliti, saya akan menaatinya sekarang. Ini akan menjadi latihan pembelajaran yang bagus. Merancang amp dengan noise yang sangat rendah dan distorsi yang sangat rendah bukanlah hal sepele.

Anda mungkin akan membuat tahap output daya yang lebih efektif menggunakan BJT untuk jumlah komponen yang sama dibandingkan dengan MOSFET. Saya menggunakan kata efektif untuk berarti bahwa tegangan output Anda akan berayun lebih tinggi / lebih besar untuk catu daya yang sama dengan BJT yang digunakan dalam rangkaian push-pull yang sederhana. Ini karena, untuk menyalakan BJT, Anda hanya perlu sekitar 0,6 hingga 0,7V sedangkan untuk mendapatkan MOSFET yang memasok beberapa ratus miliamp, Anda mungkin perlu menggerakkan gerbangnya dengan 3 atau 4 volt.

Sekali lagi, ini akan menjadi tahap output AB kelas emitor-push sederhana-pengikut. Anda hanya dapat menggerakkan transistor keluaran dengan sinyal yang terbatas pada rel daya dan jika ini (katakanlah) 24V dc - Anda harus dapat menggerakkan sinyal yang 22Vp-p ke transistor daya. Mengingat bahwa setiap BJT akan "kehilangan" 0,7 volt (karena basis emitor junction), tegangan output maksimum akan sekitar 20,6 volt dari puncak ke puncak. Jika Anda menggunakan MOSFET, itu akan lebih seperti 14 volt puncak ke puncak menjadi beban yang layak.

Ada sedikit melambaikan tangan dalam jawaban saya sejauh ini tetapi, lakukan saja pekerjaan rumah Anda pada MOSFET yang terhubung sebagai pengikut sumber dan pilih satu dengan Vgs yang dikecilkan (ambang batas) dan periksa lembar data untuk melihat berapa banyak tegangan drive gerbang yang dibutuhkan untuk mendapatkan beberapa ratus milliamp mengalir melalui itu.

Ada desain yang lebih kompleks yang cukup sulit untuk bekerja di mana transistor keluaran dihubungkan dengan kolektor atau terhubung dengan drain tetapi, untuk pemula saya akan menjauh dari ini karena mereka akan tidak stabil jika tidak dirancang dengan hati-hati dan, membutuhkan lebih banyak silikon untuk bekerja secara efektif.

Jadi, mengingat bahwa Anda belum menentukan keluaran daya, beban speaker, atau rel tegangan, saya katakan tahap keluaran daya BJT mungkin adalah pilihan terbaik. Adapun transistor lain saya akan tetap dengan BJT - mereka telah digunakan dalam puluhan ribu desain komersial yang bagus. Anda tentu saja dapat mempertimbangkan tahap keluaran kelas A menggunakan transformator keluaran - ini mungkin layak dipertimbangkan tetapi sisi buruknya adalah hilangnya efisiensi karena biasing transistor akhir.

Saya baru saja melihat-lihat untuk tahap output yang cukup sederhana yang menunjukkan pengaturan biasing yang mungkin Anda perlukan untuk amplifier yang layak dan menemukan yang ini: -

Itu berasal dari situs ini . Saya merekomendasikannya karena tampaknya memiliki spesifikasi yang layak dan situs ini juga merekomendasikan versi pengurangan tanpa dioda / biasing. Saya pribadi berpikir itu akan menjadi awal yang baik untuk pemula. Situs ini membahas beberapa hal tentang apa yang diperlukan untuk membuat tahap keluaran yang baik.

Anda dapat mengambil desain dasar dan menambah keuntungan untuk itu dan menukar op-amp dengan masing-masing transistor jika Anda melakukan sedikit riset lebih lanjut.

Ini sedikit jawaban yang terlambat, tapi saya berharap ini bisa membantu seseorang mengajukan pertanyaan yang sama.

Saya lebih suka BJT, tetapi MOSFET super mudah digunakan dan dapat mengungguli BJT dalam hal kesetiaan. Keduanya dapat memberikan hasil yang sangat baik, cukup gunakan apa yang Anda sukai. MOSFET umumnya dapat menangani tegangan pasokan yang lebih tinggi (Vds maks lebih tinggi). Jadi desain dengan apa yang Anda rasa paling nyaman dengan (perhitungan bijaksana) dan jika Anda merasa sama-sama nyaman dengan keduanya, gunakan random.org.

Untuk menambahkan apa yang dikatakan Andy alias, ketahuilah bahwa Anda harus memiliki desain yang sangat kompleks untuk mendapatkan 0,7V di bawah setiap rel saat ayunan keluaran Anda. Ini karena tahap penguat dari penguat BJT juga membutuhkan sinyal untuk mengendarainya yang biasanya memotong salah satu tegangan rel turun sekitar 10% (jangan mengutip saya pada nomor itu, itu hanya aturan umum yang saya gunakan ). Dan saya tidak berpikir penguat op-amp akan mengesankan seorang profesor. Setidaknya di tempat saya belajar, saya akan gagal seandainya saya menggunakan op-amp. Dan selain itu, maksimum yang bisa Anda dapatkan dari satu (dengan tahap driver yang dirancang dengan cermat) adalah 18 W menjadi 8 ohm - ini menggunakan NE5532 jika saya ingat dengan benar. Secara umum Anda hanya melihat 10-15 W dengan op amp. Pertama, op amp membutuhkan 5 menit untuk mendesain dan kedua kekuatannya suram.

Dan untuk menambahkan, menggunakan dua dioda untuk bias tahap keluaran BJT bukan ide yang terbaik, kecuali jika Anda mencocokkan dioda dan transistor Anda dengan sempurna dan secara termal menghubungkan dioda dan transistor keluaran. Amplifier BJT sangat rentan terhadap pelarian termal. Anda mungkin akan menemukan bahwa pada akhirnya Anda memiliki arus bias sangat tinggi jika Anda menggunakan dioda sinyal normal. Gunakan dioda penyearah jika Anda akan menggunakan dioda - 1N4001.

Tentukan "kinerja". Mengapa Anda tertarik pada "keefektifan"? Transistor digunakan dalam amplifier audio dengan cara yang berbeda. Anda memiliki kelas-a sirkuit yang overdrive dengan baik seperti konsol mic Neve konsol terkenal. Di atas kertas desain op amp akan memiliki kinerja terbaik (sebenarnya menempatkan transistor terpisah di depan op amp konvensional mungkin akan mendekati batas kinerja teoritis). Tetapi lebih umum Anda memiliki transistor input, transistor gain, dan output transistor.

Transistor input harus memiliki noise rendah. BJT cenderung noise lebih rendah jika impedansi sumber yang benar (untuk op amp Anda dapat melihat ini di datasheet dengan melihat noise tegangan / noise saat ini yang untuk NE5534A pada 30Hz adalah ~ 5,5 / 0,0015 = 3k7). JFET memiliki noise arus super rendah sehingga mereka cenderung memiliki kinerja noise yang lebih baik dengan input Z tinggi.

Transistor gain harus noise rendah dan gain tinggi. Saya tidak yakin tentang apa yang membuat output transistor bagus. Bandwidth atau karakteristik termal mungkin.