Simple Class A Amplifier

Class A 10W cho âm thanh tốt hơn class B
by J. L. Linsley Hood, M.I.E.E

Editors Notes by Rod Elliott sound-au

Biên soạn và dịch lại Dalabs

Trong vài năm trở lại đây, có rất nhiều thiết kế dành cho classs A. Tuy nhiên, các thiết kế được đúc kết sau nhiều thế hệ thường lỗi thời do không có linh kiện hoặc linh kiện không còn sản xuất, các thiết kế ngày này thì lại quá phức tạp và nhiều linh kiện khó tìm (hoặc khá đắt). Thiết kế mới chạy theo hướng tăng cường công suất và theo một loại phòng nghe tiêu chuẩn ( theo các sản phẩm cũ thường là mono, nếu stereo thì thùng kín và không có yêu cầu về phòng ốc. Thiết kế mới thùng hở, công suất lớn, và yêu cầu nhiều mặt về phòng nghe …) Và tất cả các thiết kế mới đều theo hướng đồng bộ: nguồn phát, pre-amp, amply và loa. Một số hãng còn có cả dây nguồn, dây tín hiệu, lọc nguồn, cách âm phòng, tiêu âm …

Trong hoàn cảnh như thế, diyer cần một thiết kế có thể truyền tải đủ không gian, nhạc tính, công suất dễ phối ghép, không phát sinh lỗi kỹ thuật và tất cả mọi người từ thực tập sinh đến kỹ sư đều lắp ra cho kết quả tốt => Mạch đã được ra đời!

Công suất và năng lượng tiêu tán

Theo quan điểm của người chơi hồi đó, amp đèn của Mullar đạt từ 5-10W là vừa sức, thiết kế mới đạt 10W là đáp ứng được mức sử dụng trung bình của người dùng. Thực tế, người ta đã dùng hai amply mono để đánh thành một cặp stereo và cho kết quả đáng kinh ngạc!

(Với loa ngày nay và sự mong đợi của người dùng thì thiết kế này không phải là thiết kế tốt. Nhưng với công suất 10W cho một hệ thống loa 2 way nhỏ, thiết kế đơn giản nên mạch này đã sớm trở thành thiết kế phổ biến)

Theo tiêu chuẩn về méo hài của âm thanh do D. T. Williamson đề xuất thì tổng độ méo nhỏ hơn 0.1% tại công suất đỉnh là đạt. Kể từ đó, quy chuẩn về amply chất lượng cao ra đời. Kể từ đó, những thảo luận thiết kế về độ méo của amply đèn do biến áp xuất âm bị lãng quên. Thay vào đó, các kỹ sư quan tâm nhiều hơn về loại transistor mới đạt được tổng độ méo nhỏ hơn 0.05% tại công suất đỉnh từ 30Hz-20kHz mà không cần dùng biến áp xuất âm. Vì thế, công suất tăng mà không làm hẹp dải tần.

Ở trang gốc có phân tích về việc thiết kế tăng từng bậc từ đảo pha biến áp, xuất biến áp rồi mới đến phiên bản cuối. Tôi xin phép đi đến phiên bản cuối:

Một số chú ý:

• Transistor phía trên (TR2) là transistor ghim dòng, toàn bộ năng lượng trên transistor sẽ biến thành nhiệt (sẽ nóng hơn con dưới). Giá trị R1/R2 được tính dựa trên gain của TR2. Cụ thể: nếu nguồn nuôi là 40V, gain của TR2 là 50, chạy ở 1A thì R1+R2 = 20V/ 20mA = 1000R. (trong công thức tôi hiểu là 40V nguồn nuôi thì Uce của Tr2 = 1/2 Nguồn nuôi = 20V, 20mA là dòng set cho TR2 hoạt động, còn dữ kiện gain 50 lần thì chưa khai thác được). Có một vấn đề xảy ra là TR2 sẽ tỏa nhiệt, vì vậy các bạn cần có tản nhiệt đủ lớn để TR2 cân bằng nhiệt và ổn định ở 50 độ. (bài gốc có nói đến việc mỗi transistor sẽ tỏa nhiệt ở 25W và tản nhiệt phải tỏa nhiệt ở mức 1độ C /1W. Đoạn này đúng là tôi không hiểu lắm. Kể ra theo tôi cứ 1W khai thác = 1kg tản nhiệt thì dễ hiểu hơn)
• Phiên bản này là phiên bản cập nhật cuối cùng của tác giả, tuy nhiên có rất nhiều bản khác nhau. Các bạn nên làm chủ được mạch này, lắp ráp và hoạt động ổn định trước khi làm các phiên bản khác.
• Phân tích hoạt động (phần này tôi nhờ anh tôi giải thích giúp vì tôi không hiểu nguyên lý hoạt động): con TR4 vừa khuếch đại, vừa hồi tiếp âm điện áp để ổn định điểm làm việc tầng cuối 1/2 áp nguồn. Giả sử điểm A tăng áp (điểm A là điểm xuất tụ out), chân E của Tr4 tăng (B giữ nguyên), phân áp BE Tr4 tăng, làm tăng dòng IC4. => áp chân C Tr4 tăng => Tr3 tăng dòng IC3. việc IC3 tăng, làm giảm áp B Tr2, dẫn đến giảm áp đầu ra lại cân bằng.

Ngoài ra, nếu bạn nào muốn sử dụng jfet làm đầu vào có thể thay thế như sau:

Và mạch nguồn thật đơn giản, đây là mạch lọc nguồn cho class A, các bạn đừng hiểu nhầm thành ổn áp nhé:

Tôi sẽ cập nhật bản đu dây và cân chỉnh với linh kiện mới trong thời gian sớm nhất!