Каждый начинающий аудиолюбитель всегда мечтает собрать или купить свой первый усилитель, работающий в классе «А», который становится стартовым эталоном для сравнения и восприятия последующей звуковоспроизводящей аппаратуры. Усилитель класса А обладает максимальной линейностью, самым приятным и качественным звучанием, а коэффициент нелинейных искажений (КНИ) в режиме малой выходной мощности приближается к нулю! Впечатляет?
Но, как всегда, есть обратная сторона всех этих прелестей – очень низкая эффективность. КПД обычно не превышает 15 - 30%. То есть, чтобы получить выходную мощность 1 Вт необходимо затратить мощности в шесть раз больше! Поэтому усилители класса А чаще всего применяются в качестве усилителей для наушников, где низким КПД можно пренебречь, или в качестве выходных усилителей мощности в дорогих Hi-End устройствах.
Еще один недостаток – это увеличение КНИ при увеличении отдаваемой мощности. Происходит это, потому что рабочая точка транзистора перемещается все с большей амплитудой, начиная проходить нелинейные участки на графике выходной ВАХ транзистора.
На рисунке ниже показана схема простейшего стерео усилителя для наушников, работающего в классе А. Не смотря на схемотехническую простоту, усилитель обладает просто потрясающим звучанием с мощным и мягким басом (применялись японские аудио транзисторы 2SD1308 фирмы NEC – 100% бренд).
Коэффициент усиления чуть меньше единицы, поэтому схема устойчива к самовозбуждению и отрицательная обратная связь (ООС) данному усилителю не нужна. Отсутствие ООС хорошо сказывается на динамичности звука и его прозрачности, что придает естественность звучанию.
Ток покоя выходного каскада примерно равен 200 мА и устанавливается резисторами R1 и R3 для каждого из каналов. В процессе подбора необходимо контролировать напряжение на эмиттерах транзисторов – оно должно быть равно половине напряжения питания, то есть 2,5 В. После грубой подборки резисторов, необходимо дать усилителю нагреться в течении 3 – 5 минут, затем повторить процесс для уточнения значений резисторов. Дело в том, что после нагрева транзисторов коллекторный ток будет изменяться, поэтому нужно дать усилителю прогреться и выйти на рабочий режим.
Транзисторы не нуждаются в теплоотводах, но можно сделать небольшой общий радиатор – проще будет настраивать. В схеме применены биполярные составные (схема Дарлингтона) NPN аудио транзисторы 2SD1308, но могут быть и другие с высоким коэффициентом усиления h21 и соответствующей структурой. Конденсаторы С1 и С3 керамические и нужны в том случае, если усилитель будет питаться от порта USB или другого импульсного источника. Электролитические конденсаторы должны быть на напряжение не ниже 10 В. Основные технические характеристики данного усилителя сведены в таблице.
Характеристика
Значение
Напряжение питания, В
5
Потребляемый ток, мА
340 ... 420
Ток покоя в каждом из каналов, мА
170 ... 210
Частотный диапазон, Гц
10 ... 50 000
Неравномерность частотной характеристики, ±дБ
0,5
Коэффициент нелинейных искажений, %
0,08
Номинальная мощность (RL = 32 Ом), мВт
70
Максимальная мощность (RL = 32 Ом), мВт
125
Отношение сигнал/шум, дБ
136
Входное сопротивление, кОм
1,5
Выходное сопротивление, Ом
0,5
Коэффициент усиления
0,9 ... 0,95
Габаритные размеры, мм
55 x 34 x 20
