Если нужен минималистичный вариант с одним активным элементом, выбирайте ламповый триод или полевой транзистор. Коэффициент нелинейных искажений у таких решений достигает 1–2% при выходной мощности 5–10 Вт. Для снижения THD до 0.5% добавьте отрицательную обратную связь через резистор в цепи катода или истока.
В схемах на биполярных транзисторах смещение задают делителем напряжения. Оптимальный ток покоя – 20–30% от максимального значения. Например, для KT808 при нагрузке 4 Ом выставляйте 0.8–1 А. Это предотвращает «ступенчатые» искажения при перегрузке.
Трансформаторная связь с динамиком снижает потери в 2–3 раза по сравнению с резистивной. Сердечник из пермаллоя с сечением 5–6 см² пропускает сигнал до 30 Гц без завала АЧХ. Обмотка первичной цепи – 2000–3000 витков медью 0.2–0.3 мм, вторичной – 100–120 витков толстым проводом.
Для питания подходит двухполупериодный выпрямитель с LC-фильтром. Конденсатор от 1000 мкФ сглаживает пульсации, а дроссель 1–2 Гн подавляет высокочастотные наводки. Напряжение анода или стока – 250–300 В для ламп, 24–36 В для полупроводников.
Как работает базовая конструкция с одним активным элементом
В простейшем варианте используется транзистор или лампа, включённые по схеме с общим эмиттером (катодом). Нагрузка подключается через разделительный конденсатор или трансформатор. Смещение задаётся резисторным делителем, обеспечивая режим класса А.
Типичные параметры для биполярного варианта: напряжение питания 12–24 В, ток покоя 50–100 мА. Коэффициент усиления по напряжению достигает 20–50, но КПД не превышает 30% из-за постоянного потребления энергии.
Пример для полевого элемента IRF540: затвор запитывается через стабилитрон 10–15 В, стоковая цепь содержит дроссель 100–200 мкГн. Частотная характеристика сохраняется до 1–2 МГц при ёмкости нагрузки до 1000 пФ.
Для ламповых версий характерны анодные напряжения 150–300 В. Сеточное смещение -2…-5 В задаётся автосмещением через катодный резистор 200–500 Ом. Выходной трансформатор согласует высокоомную цепь с динамиком.
Основной недостаток – высокий уровень гармоник (THD 5–10%). Для снижения искажений применяют отрицательную обратную связь через резистор 1–10 кОм между выходом и базой (сеткой).
Разбор базовой конструкции
Транзистор или лампа в таком каскаде открывается только на положительной полуволне сигнала. Нагрузка подключается к выходу через разделительный конденсатор, который отсекает постоянную составляющую.
Типичная разводка включает биполярный NPN-элемент с общим эмиттером. На базу подаётся смещение через резисторный делитель R1-R2, а в цепь коллектора включается трансформатор или резистор для согласования импеданса.
Ключевые параметры:
- Коэффициент передачи: 15-40 дБ
- Частотный диапазон: 20 Гц — 20 кГц (±3 дБ)
- КПД: 25-35%
Для ламповых версий анодная нагрузка рассчитывается по формуле Ra = (Ua — Umin) / Ia, где Umin — напряжение насыщения (обычно 50-100 В).
Основные искажения — чётные гармоники. Для снижения THD до 1-2% применяют отрицательную обратную связь через резистор между коллектором и базой.
Популярные конструкции и их отличия
Ламповые варианты
Триод с общим катодом на 6N1P или 12AX7. Коэффициент гармоник до 5%, выходное сопротивление около 1 кОм. Подходит для высокоомных нагрузок. Анодное напряжение 250-300 В, ток покоя 5-8 мА. Минус – низкий КПД (15-20%).
Пентодный каскад на EL34 или 6L6GC даёт вдвое больше выходной мощности при тех же напряжениях. Нелинейность выше (7-10%), требует глубокой обратной связи. Резистор в цепи экранирующей сетки 470 Ом – 1 кОм.
Транзисторные реализации
Класс A на биполярных элементах: BD139/BD140 в схеме с фиксированным смещением. Напряжение питания ±12 В, ток покоя 30 мА. Искажения 0.8-1.2% на 1 Вт. Тепловой дрейф компенсируют диодом 1N4148 в цепи базы.
Полевой вариант на IRF510 с автосмещением. Затворный резистор 1 МОм, истоковый – 0.47 Ом. Даёт 4-5 Вт при 24 В питания с THD 2-3%. Нестабилен по температуре – нужен радиатор от 50 см².
