Усилитель на германиевых транзисторах

Как-то у моего друга ещё в 80-х годах была какая-то "вертушка", название не помню. Там был усилитель на германиевых транзисторах. Был у него и магнитофон - моно, переносной, по-моему, "Электроника".

Мы приходили к нему в гости, ну или иногда собирались у друзей на посиделки: слушали музыку, разговаривали и так далее. И он включал эту моносистему. Кто-то говорил: "Ерунда, да ещё на каких-то непонятных транзисторах!" А я слушал и что-то в этом находил - звучало интересно после прослушивания моей аппаратуры. А ведь я и не знал в то время, что такое германиевый транзистор.

В 90-х годах мне попалась схема усилителя, но я его так и не собрал. Кто собирал или слушал усилитель на таких транзисторах?

В эпоху аналоговой электроники германиевые транзисторы играли ключевую роль в построении усилителей низкой частоты. Несмотря на вытеснение кремниевыми аналогами, такие схемы до сих пор ценятся аудиофилами и радиолюбителями за уникальное качество звука и надёжность. Рассмотрим схему классического усилителя мощности на германиевых транзисторах (на примере представленной схемы)

На схеме изображён многокаскадный усилитель мощности, построенный на германиевых p-n-p транзисторах (МП37Б, МП39Б, МП25Б, П213Б). Его архитектура включает:

• Входной каскад - отвечает за предварительное усиление слабого сигнала.
• Промежуточные каскады усиления - обеспечивают дальнейшее наращивание уровня сигнала.
• Выходной каскад - передаёт усиленный сигнал на нагрузку (динамик BA1).
• Цепи стабилизации и фильтрации - предотвращают самовозбуждение и снижают уровень шумов.

Ключевые компоненты схемы

1. Германиевые транзисторы (VT1-VT9):

• МП37Б, МП39Б, МП25Б - низкочастотные p-n-p транзисторы, оптимизированные для усиления аудиосигналов. Обладают высоким коэффициентом усиления (h21э 30-80) и низким сопротивлением насыщения (до 1,8 Ом).
• П213Б - используются в выходном каскаде для работы с высокой мощностью.
• Особенность германиевых транзисторов - низкое падение напряжения на переходе (0,1-0,3 В), что критично для энергоэффективности.

1. Диоды VD1-VD3 (Д9Е):

• Формируют цепь стабилизации напряжения базы, предотвращая перегрев транзисторов.
• Также защищают схему от обратных токов и скачков напряжения.

1. Резисторы (R1-R14):

• Определяют режимы работы транзисторов (токи базы, коллектора).
• Формируют делители напряжения и цепи обратной связи.
• Например, резисторы R6 (1 кОм) и R10 (560 Ом) задают рабочую точку VT3.

1. Конденсаторы (C1-C6):

• С1 (10 мкФ × 15 В) - разделительный, отделяет постоянную составляющую входного сигнала.
• С2, С3 (50 мкФ × 6 В) - фильтруют шумы в цепях питания.
• С4 (50 мкФ × 25 В) - обеспечивает связь между каскадами.
• С5, С6 (500 мкФ × 25 В) - сглаживают пульсации в цепи питания и улучшают качество выходного сигнала.

1. Динамик BA1:

• Является нагрузкой усилителя. Через него воспроизводится усиленный аудиосигнал.
• Номинальное сопротивление и мощность подбираются в соответствии с выходным каскадом.

1. Элементы питания:

• Схема работает от однополярного источника питания.
• Напряжение питания определяет максимальную мощность усилителя.

Принцип работы усилителя

1. Входной сигнал поступает через разъём XS1 на входной каскад (VT1, VT2). Здесь происходит первичное усиление с фильтрацией постоянной составляющей (конденсатор C1).
2. Промежуточные каскады (VT3-VT5) наращивают уровень сигнала, одновременно стабилизируя его параметры с помощью резисторов и диодов.
3. Выходной каскад (VT6-VT9) работает в режиме класса AB, обеспечивая передачу максимальной мощности на динамик BA1.
4. Цепи обратной связи (резисторы R8, R9) стабилизируют работу усилителя, предотвращая искажения и самовозбуждение.
5. Фильтрация и развязка (конденсаторы C5, C6) улучшают качество звука, устраняя шумы и пульсации.

Особенности германиевых усилителей

1. Высокое качество звука: благодаря низкому уровню нелинейных искажений (особенно на низких частотах) и "тёплому" тембру.
2. Чувствительность к температуре: германий хуже переносит перегрев - требуется эффективное охлаждение.
3. Ограниченный диапазон рабочих напряжений: обычно не превышает 40 В (определяется пробивным напряжением транзисторов).
4. Высокая чувствительность к перегрузкам: требует тщательного подбора режимов работы и защитных цепей.
5. Низкая стоимость компонентов (на вторичном рынке), но сложность поиска новых экземпляров.

Области применения

• Реставрация винтажной аудиотехники (радиолы, магнитофоны 1960-1980 гг.).
• Построение Hi-End усилителей для аудиофилов, ценящих "аналоговое" звучание.

Усилитель мощности на германиевых транзисторах - это пример классической аналоговой схемотехники, сочетающей простоту конструкции с высоким качеством звучания. Несмотря на технологические ограничения, такие схемы остаются актуальными для энтузиастов и профессионалов в области аудиотехники. При грамотной настройке и модернизации они способны конкурировать с современными цифровыми решениями в нише "винтажного" звука.