Унч зуева с многопетлевой оос

Исследования заметности искажений, вносимых транзисторными усилителями мощности ЗЧ, показали, что она находится в прямой зависимости от величины коэффициента гармоник. В частности, такое неприятное явление, как «транзисторное звучание», полностью исчезает при коэффициенте гармоник менее 0,03 %. Получить столь низкое значение коэффициента гармоник можно только при достаточно большой глубине отрицательной обратной связи (ООС). Однако увеличение глубины общей ООС снижает быстродействие усилителя (скорость нарастания его выходного напряжения) и может привести к динамическим искажениям. Линеаризации усилителя НЧ и одновременное снижение глубины общей ООС повышают быстродействие усилителя, но получить таким путем коэффициент гармоник 0,03 % сложно, так как линеаризации подвергаются, как правило, предварительные каскады, а основным источником нелинейных искажений в усилителе мощности ЗЧ является выходной каскад. Анализ свойств ООС позволил сделать вывод о том, что малый коэффициент гармоник при высокой скорости нарастания сигнала и хорошей устойчивости усилителя можно получить введением многопетлевой (многоканальной) ООС. Усилитель мощности с такой ООС и предлагается вниманию читателей в публикуемой ниже статье. Достоинствами усилителя являются также эффективная электронная триггерная защита от перегрузок и коротких замыканий на выходе и хорошая повторяемость, выражающаяся в том, что его технические характеристики не зависят от разброса усилительных параметров применяемых транзисторов.

Основные технические характеристики

Номинальный диапазон частот, Гц, при неравномерности АЧХ не более ±0,25 дБ

Номинальное сопротивление нагрузки, Ом

Номинальная (максимальная) выходная мощность, Вт, при сопротивлении нагрузки, Ом:

Диапазон частот, Гц, при выходной мощности – 3 дБ от номинальной

Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс, не менее

Коэффициент гармоник, %, не более, при номинальной выходной мощности на частоте, Гц:

Коэффициент гармоник, %, не более, при выходной мощности 0,25. 70 Вт, в диапазоне частот 20. 20000 Гц

Номинальное входное напряжение, В

Входное сопротивление, кОм, не менее, в полосе частот 20. 20 000 Гц

Выходное сопротивление, Ом, не более, в полосе частот 20. 20 000 Гц при отключенной катушке l3

Выходное сопротивление, Ом не более, в полосе частот20. 3000 Гц при подключенной катушке l3

Максимально допустимая емкость нагрузки, мкФ

Относительный уровень шума, дБ, не более, в диапазоне частот 20. 20 000

Относительный уровень фона, дБ, не более

Принципиальная схема усилителя мощности показана на рис. 1. Первый каскад собран на операционном усилителе (ОУ) da1, остальные – на транзисторах (второй и третий – соответственно на УТ1, vt3, четвертый – на vt8, vt11 и vt10, vt12, пятый – на vt13, vt14). В четвертом (предоконечном) каскаде использованы транзисторы разной структуры, включенные по схеме составного эмиттерного повторителя, что позволило ввести в него местную ООС и таким образом повысить линейность и снизить выходное сопротивление. Для снижения переходных искажений на высоких частотах выходной каскад работает в режиме АВ, а сопротивления резисторов цепей смещения (r30, r33) ограничены величиной 15 Ом.

Все транзисторные каскады усилителя охвачены цепью местной ООС глубиной не менее 50 дБ. Напряжение ООС снимается с выхода усилителя и через делитель r10r12 подается в цепь эмиттера транзистора vt1. Частотная коррекция и устойчивость по цепи ООС обеспечиваются конденсатором С4. Введение местной ООС позволило даже при самых неблагоприятных сочетаниях усилительных свойств транзисторов ограничить коэффициент гармоник этой части усилителя величиной 0,2 %. Дальнейшее снижение нелинейных искажений усилителя в целом достигнуто введением глубокой (не менее 66 дБ) общей ООС через делитель напряжения r3, r6. В результате, независимо от разброса параметров примененных экземпляров транзисторов и ОУ, удалось получить очень малый коэффициент гармоник. Частотная коррекция по цепи общей ООС осуществляется в самом ОУ при замкнутых выводах 1 и 8. На частотах выше 1 МГц, где сигнал общей ООС ослабляется и приобретает большой фазовый сдвиг, устойчивость усилителя обеспечивается местной ООС, напряжение которой снимается с выхода ОУ и через цепь r5c3 подается на его инвертирующий вход.

Необходимо отметить, что добиться значительного снижения нелинейных искажений при введении общей ООС возможно только в том случае, если первый каскад усилителя (в нашем случае, ОУ) обладает достаточно малыми искажениями. В частности, совершенно недопустимо использовать в этом каскаде усилителя ОУ с нулевым током покоя выходного каскада (даже если ОУ быстродействующий). Несколько слов о назначении отдельных элементов усилителя. Цепь r1С2 ограничивает полосу пропускания усилителя мощности частотой 100 кГц и таким образом, ослабляет проникающие на его вход внешние высокочастотные помехи, цепь r2c1 определяет нижнюю частоту среза АХЧ усилителя (5 Гц на уровне —3 дБ), l3r34c10 предотвращает его самовозбуждение на высоких частотах при емкостной характере нагрузки. Включенные в эмиттерные цепи транзисторов vt8, vt10 резисторы r25, r27 повышают устойчивость работы предоконечного каскада, а безындукционные резисторы r28, r29 – выходного. Резистором r4 балансируют усилитель при его налаживании (поддержание нулевого потенциала на выходе усилителя). Транзисторы vt4 и vt5 и резисторы r14, r15, r16 образуют цепь смещения выходного каскада. Резисторы r31, r32 в цепях эмиттеров транзисторов выходного каскада служат для температурной стабилизации тока покоя и одновременно являются датчиками тока для устройства защиты усилителя от перегрузок.

Устройство защиты состоит из триггера на транзисторах vt6, vt7 и порогового элемента на транзисторе vt9. Работает оно следующим образом. Как только ток через любой из выходных транзисторов превысит 8. 9 А, транзистор vt9 открывается, и его коллекторный ток открывает транзисторы триггера vt6, vt7. В результате закрываются транзисторы vt2,vt3, а вслед за ними и транзисторы vt8, vt10 и vt11 – vt14. Диоды vd7, vd8 защищают выходные транзисторы vt13, vt14 от напряжения обратной полярности, возникающего при срабатывании электронной защиты из-за появления ЭДС самоиндукции на катушке l3 и катушках фильтров акустической системы. Состояние перегрузки индицирует светодиод vd5. Выходной каскад усилителя мощности находится в выключенном состоянии до тех пор, пока не будет снято напряжение питания. Если причина перегрузки устранена, то при повторном включении работоспособность восстановится. В противном случае снова сработает защита, и выходной каскад будет отключен. Достоинство рассмотренной системы защиты – ее высокое быстродействие (несколько микросекунд), повышающее эксплуатационную надежность усилителя. Однако, перегрузка выходного каскада может быть вызвана не только чрезмерным уровнем входного сигнала, но и большой перегрузкой входа высокочастотной помехой, а также некоторыми неисправностями в цепи смещения выходных транзисторов. В этих случаях через оба транзистора может потечь опасный для них сквозной ток. Порог срабатывания описанной системы защиты от сквозного тока в два раза ниже, чем по току каждого из плеч выходного каскада, поскольку он создает падение напряжения на двух резисторах r31 и r32, и это, безусловно, повышает эффективность защиты усилителя от перегрузок. Порог срабатывания системы защиты по току регулируют подбором резистора r26. При работе усилителя на нагрузку 8 Ом резистор r26 можно исключить, что снизит порог срабатывания системы защиты до 6..6,5 А. Усилитель может питаться от нестабилизированного двуполярного источника питания напряжением (в режиме холостого хода) ±36 В с допустимым током нагрузки не ниже 3 А и емкостью конденсаторов фильтра выпрямителя не менее 2х10000 мкФ (параллельно зашунтировать пленочными). Уменьшение напряжения источника питания при номинальной выходной мощности усилителя не должно превышать 5В. Работоспособность усилителя сохраняется при снижении напряжения питания до ±25 В, при этом его номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом падает до 30 Вт.

Конструкция и детали .

Детали усилителя размещены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2). Транзисторы vt11, vt12 предоконечного каскада смонтированы на П-образных теплоотводах (рис. 3), установленных на печатной плате, выходные транзисторы (vt13, vt14) – на теплоотводах с площадью охлаждающей поверхности на каждый транзистор около 600 см 2 . К теплоотводу (в непосредственной близости от одного из этих транзисторов) приклеен и транзистор vt5. В усилителе применены подстроечные резисторы СП4-1В, СП5-2 (r16) или импортные желательно многооборотные, проволочные, постоянные резисторы МОН-1a (r28, r29, r34) и МЛТ (остальные, кроме r31, r32). Резисторы r31, r32 (СП5-16) выполнены из нихромового провода диаметром 0,7. 0,8 мм (отклонение их сопротивлений от номиналов, указанных на схеме, не должно превышать ±5 %). Конденсаторы С1 (качественный пленочный полипропиленовый МКР, полистирольный К71-7, а также известных зарубежных брендов-производителей, С2-С4 – КМ, КТ, КСО и т.п. Катушки l1, l2 намотаны на. корпусах резисторов r28, r29 и содержат по 30 витков провода ПЭВ-1 0,2мм. Катушка l3 – намотана, на тороидальном (для уменьшения внешнего магнитного поля) текстолитовом каркасе с наружным диаметром 18, внутренним 11 и высотой 18 мм. Она содержит 35 витков провода ПЭВ-1 0,8мм, равномерно размещенных на каркасе в один слой.

Примененные в усилителе транзисторы КТ630Б (vt3, vt8) могут быть заменены на КТ630А, КТ630Г или на КТ602А(М), КТ602Б(М); КТ361К (vt1) – на ВС560С, kt3107a, КТ3107Б, КТ3107И, 2 n 5401 или на КТ313А, КТ313Б. Диоды vd3, vd4 – любые из серий Д220, Д223, КД503, КД513, КД522, 1 n 4148; vd6 – любой кремниевый импульсный диод с допустимым обратным напряжением не менее 80 В и емкостью не более 20 пФ (1 n 4148). Резисторы moh-1a (r28, r29) можно заменить на резисторы С2-1 того же номинала. ОУ da1 — любой из серии К(Р)544УД2 или К(Р)574УД1 (в последнем случае понадобится доработка печатной платы, поскольку для коррекции АЧХ ОУ необходимо дополнительно установить конденсатор емкостью 1,8 пФ, а для балансировки ОУ – подстроечный резистор с сопротивлением 3,3 МОм). При напряжениях питания усилителя не выше ±30 В транзисторы КТ814Г и КТ815Г (vt11, vt12) можно заменить на КТ814В И КТ815В, а КТ819ГМ и КТ818ГМ (vt13, vt14) – на 2Т819А, КТ819В (металлопластик) и на 2Т818А, КТ818В соответственно.

Читайте также:  Удаление ногтей пораженных грибком отзывы

Требования к монтажу.

Низкий коэффициент гармоник усилителя накладывает определенные требования на монтаж внешних цепей. Для уменьшения наводок от магнитных полей, возникающих в монтажных проводах при протекании по ним электрического тока, провода, соединяющие выводы транзисторов выходного каскада с печатной платой, необходимо свить на всем протяжении, причем их длина не должна быть более 15 см, а сечение – не менее 1 мм2 , лучше 1,5мм2. Провода питания от конденсаторов фильтра выпрямителя до самой печатной платы также должны быть свиты. Длина этих проводов – не более 20 см, сечение – не менее 1 мм2 , лучше 1,5мм2 (от этого зависит преобладание более низкочастотных составляющих в звуке). Провода питания нужно припаять к соответствующим контактам 3, 12 печатной платы, а общий, провод – сначала к шасси усилителя (в непосредственной близости от контакта 7 печатной платы), а затем (от точки пайки) – к этому контакту. Провода, идущие от вторичных обмоток трансформатора питания к выпрямителю и от выпрямителя к конденсаторам фильтра, тоже должны быть по возможности более короткими и обязательно свитыми по всей длине. Скрученными проводами соединяют и выход усилителя с разъемом для подключения громкоговорителя. При этом общий провод соединяют с шасси усилителя в той же точке, что и общий провод питания. Рекомендуемый шаг скрутки проводов – не более 40 мм.

Сигнал следует подавать на вход усилителя через экранированный провод с наружной изоляцией, причем экранирующую оплетку необходимо надежно припаять сначала к шасси (в непосредственной близости от контакта i печатной платы), а затем и к самому контакту 1. Для уменьшения высокочастотных помех, наводимых на каскады предварительного усиления, шасси усилителя рекомендуется изготавливать из немагнитного материала с хорошей электропроводностью (алюминий, латунь и т. п.), а трансформатор питания разместить по возможности дальше от каскадов предварительного усиления или же отделить экраном. Налаживание начинают (при отключенной нагрузке) с установки (подстроечным резистором r16) тока покоя транзисторов vt13, vt14 в пределах 150. 250 мА. После прогрева в течение 20. 30 мин ток покоя измеряют еще раз и при необходимости, устанавливают в пределах, указанных выше. Затем подстроечным резистором r4 добиваются отсутствия постоянного напряжения на выходе усилителя (допустимое его значение не более ±10 мВ). После этого подключают к выходу усилителя эквивалент нагрузки, подают на выход синусоидальный сигнал частотой 20 кГц и напряжением 0,6 В и на экране осциллографа наблюдают выходное напряжение усилителя. Оно должно быть без видимых искажений и характерной для самовозбуждения «размытости». Для повышения вероятности обнаружения этих дефектов усилителя выходной сигнал рекомендуется подавать на вход осциллографа через дифференцирующую цепь с постоянной времени около 0,2 мкс, например, из резистора сопротивлением 200 Ом и конденсатора емкостью 1000 пф (на мой взгляд нет особой необходимости собирать дополнительную ниже приведенную схему для измерений, схема устойчивая, достаточно генератор и осциллограф). При этом необходимо предварительно убедиться в отсутствии искажений формы сигнала самого генератора. Далее увеличивают входной сигнал до тех пор, пока выходное напряжение не начнет ограничиваться. Ограничение должно наступить практически одновременно по обеим полуволнам синусоиды.

Вносимые усилителем искажения оценивают компенсационным методом. Схема соединений измерительных устройств показана на рис. 4. Резисторами r3, r4, r7 компенсируют активные составляющие разбаланса, резисторам r2 – реактивные. Компенсацию производят до получения минимального уровня остаточного сигнала (между точками А и В), наблюдаемого на экране осциллографа. Для повышения точности измерения входной сигнал следует подавать непосредственно на резистор r2 усилителя (при отключенных элементах r1 c1, c2), а выходное напряжение снимать с точки соединения резисторов r31, r32. Цепь r9c4 ослабляет попавшие на выход усилителя высокочастотные внешние наводки и, таким образом, повышает точность измерения. Устройство защиты от перегрузок проверяют следующим образом. При отсутствии сигнала на входе подключают к выходу усилителя нагрузочный резистор сопротивлением 2,45. 2,55 Ом и вольтметр переменного тока (класса 1,5) с верхним пределом измерений 20. 30 В, устанавливают частоту генератора в пределах 1. 2 кГц и плавно повышают его выходное напряжение до тех пор, пока не сработает устройство защиты. Показание вольтметра в момент, непосредственно предшествующий его срабатыванию, должно составлять 14. 16 В. В противном случае следует подобрать резистор r26 и повторить испытание. Эту процедуру нужно проводить достаточно быстро, чтобы не перегрелись выходные транзисторы.

В завершение вместо нагрузочного резистора сопротивлением 2,5 Ом подключают эквивалент номинальной нагрузки (4 Ом), подают на вход усилителя номинальное входное напряжение частотой 1 кГц и замыкают накоротко выход усилителя. При этом сразу должно сработать устройство защиты, а после повторного включения питания работоспособность усилителя должна полностью восстановиться. Несколько слов о характере искажений усилителя.

Возвращаясь к напечатанному: Радио № 10 1985г.

Блок питания для усилителя:

Конструкции блока питании зависит оттого, с каким усилителем он будет работать. Схема блока питания для усилителя, выходная мощность которого при сопротивлении нагрузки 4 Ом составляет 70 Вт, приведена на рисунке.

Для питания одноканального усилителя той же мощности при том же сопротивлении нагрузки или двухканального усилителя мощностью 2×35 Вт при 8-омной нагрузке подойдет блок питания с одним трансформатором. Первичная обмотка его включается так же, как и у трансформатора Т1. Две вторичные обмотки соединяются последовательно. Выводы от крайних точек получившейся обмотки подключают к выпрямителю, а среднюю точку – к точке соединения конденсаторов С1 и С2. Конденсаторы СЗ, С4 в этом случае следует исключить. Предохранители fu1, fu2 должны быть рассчитаны на максимальный ток 3 a, a fu3—fu6 — на 4 А. Для питания одноканального усилителя с выходной мощностью 70 Вт нужен трансформатор габаритной мощности 180. 200 Вт, а для стереофонического усилителя мощностью 2×70 Вт – 350. 400 Вт. Вторичная обмотка состоит из двух частей, каждая из которых рассчитана на напряжение 26. 27 В (в режиме холостого хода) и ток 3,5. 4 А – для одноканального и 7. 8 А – для стереофонического усилителя.

В качестве трансформаторов питания Т1, Т2 подойдут ТС-180, ТС-200, ТС-200К, которые применяются в телевизорах черно-белого изображения, а также тороидальные трансформаторы. Напряжение 220 В подается на выводы 1 и 1 первичных обмоток, а выводы 2 и 2 следует соединить между собой. Вторичные обмотки потребуется перемотать на отдельных каркасах. При использовании трансформатора ТС-200 или ТС-200К каждая из вторичных обмоток содержит по 84 витка провода ПЭВ-2 1,6мм, а для трансформатора ТС-180 – по 90 витков провода ПЭВ-2 1,55мм. Следует подчеркнуть, что параллельно соединенные вторичные обмотки трансформаторов Т1, Т2 должны содержать строго одинаковое число витков, иначе трансформатор может выйти из строя. В блоке питания можно применить также трансформатор ТПП321. В этом случае следует задействовать только часть вторичной обмотки между выводами 11 и 14 (если соединить 12 и 13) и 17 и 20 (если соединить 18 и 19).

(Иначе говоря, опять же желателен оптимально трансформатор с габаритной мощностью 250 Вт с двумя вторичными обмотками 2х27 В сечением около 1,5мм2).

При самостоятельном изготовлении трансформатора его можно рассчитать по методике, описанной в журнале «Радио», 1980, № 11, с. 62.

Исходные данные для расчета приведены в таблице.

Исследования заметности искажений, вносимых транзисторными усилителями мощности ЗЧ, показали, что она находится в прямой зависимости от величины коэффициента гармоник. В частности, такое неприятное явление, как «транзисторное звучание», полностью исчезает при коэффициенте гармоник менее 0,03 %. Получить столь низкое значение коэффициента гармоник можно только при достаточно большой глубине отрицательной обратной связи (ООС). Однако увеличение глубины общей ООС снижает быстродействие усилителя (скорость нарастания его выходного напряжения) и может привести к динамическим искажениям. Линеаризации усилителя НЧ и одновременное снижение глубины общей ООС повышают быстродействие усилителя, но получить таким путем коэффициент гармоник 0,03 % сложно, так как линеаризации подвергаются, как правило, предварительные каскады, а основным источником нелинейных искажений в усилителе мощности ЗЧ является выходной каскад. Анализ свойств ООС позволил сделать вывод о том, что малый коэффициент гармоник при высокой скорости нарастания сигнала и хорошей устойчивости усилителя можно получить введением многопетлевой (многоканальной) ООС. Усилитель мощности с такой ООС и предлагается вниманию читателей в публикуемой ниже статье. Достоинствами усилителя являются также эффективная электронная триггерная защита от перегрузок и коротких замыканий на выходе и хорошая повторяемость, выражающаяся в том, что его технические характеристики не зависят от разброса усилительных параметров применяемых транзисторов.

Основные технические характеристики

Номинальный диапазон частот, Гц, при неравномерности АЧХ не более ±0,25 дБ

Номинальное сопротивление нагрузки, Ом

Номинальная (максимальная) выходная мощность, Вт, при сопротивлении нагрузки, Ом:

Диапазон частот, Гц, при выходной мощности – 3 дБ от номинальной

Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс, не менее

Коэффициент гармоник, %, не более, при номинальной выходной мощности на частоте, Гц:

Коэффициент гармоник, %, не более, при выходной мощности 0,25. 70 Вт, в диапазоне частот 20. 20000 Гц

Номинальное входное напряжение, В

Входное сопротивление, кОм, не менее, в полосе частот 20. 20 000 Гц

Выходное сопротивление, Ом, не более, в полосе частот 20. 20 000 Гц при отключенной катушке l3

Выходное сопротивление, Ом не более, в полосе частот20. 3000 Гц при подключенной катушке l3

Максимально допустимая емкость нагрузки, мкФ

Относительный уровень шума, дБ, не более, в диапазоне частот 20. 20 000

Относительный уровень фона, дБ, не более

Принципиальная схема усилителя мощности показана на рис. 1. Первый каскад собран на операционном усилителе (ОУ) da1, остальные – на транзисторах (второй и третий – соответственно на УТ1, vt3, четвертый – на vt8, vt11 и vt10, vt12, пятый – на vt13, vt14). В четвертом (предоконечном) каскаде использованы транзисторы разной структуры, включенные по схеме составного эмиттерного повторителя, что позволило ввести в него местную ООС и таким образом повысить линейность и снизить выходное сопротивление. Для снижения переходных искажений на высоких частотах выходной каскад работает в режиме АВ, а сопротивления резисторов цепей смещения (r30, r33) ограничены величиной 15 Ом.

Читайте также:  Ускорение груза через блок

Все транзисторные каскады усилителя охвачены цепью местной ООС глубиной не менее 50 дБ. Напряжение ООС снимается с выхода усилителя и через делитель r10r12 подается в цепь эмиттера транзистора vt1. Частотная коррекция и устойчивость по цепи ООС обеспечиваются конденсатором С4. Введение местной ООС позволило даже при самых неблагоприятных сочетаниях усилительных свойств транзисторов ограничить коэффициент гармоник этой части усилителя величиной 0,2 %. Дальнейшее снижение нелинейных искажений усилителя в целом достигнуто введением глубокой (не менее 66 дБ) общей ООС через делитель напряжения r3, r6. В результате, независимо от разброса параметров примененных экземпляров транзисторов и ОУ, удалось получить очень малый коэффициент гармоник. Частотная коррекция по цепи общей ООС осуществляется в самом ОУ при замкнутых выводах 1 и 8. На частотах выше 1 МГц, где сигнал общей ООС ослабляется и приобретает большой фазовый сдвиг, устойчивость усилителя обеспечивается местной ООС, напряжение которой снимается с выхода ОУ и через цепь r5c3 подается на его инвертирующий вход.

Необходимо отметить, что добиться значительного снижения нелинейных искажений при введении общей ООС возможно только в том случае, если первый каскад усилителя (в нашем случае, ОУ) обладает достаточно малыми искажениями. В частности, совершенно недопустимо использовать в этом каскаде усилителя ОУ с нулевым током покоя выходного каскада (даже если ОУ быстродействующий). Несколько слов о назначении отдельных элементов усилителя. Цепь r1С2 ограничивает полосу пропускания усилителя мощности частотой 100 кГц и таким образом, ослабляет проникающие на его вход внешние высокочастотные помехи, цепь r2c1 определяет нижнюю частоту среза АХЧ усилителя (5 Гц на уровне —3 дБ), l3r34c10 предотвращает его самовозбуждение на высоких частотах при емкостной характере нагрузки. Включенные в эмиттерные цепи транзисторов vt8, vt10 резисторы r25, r27 повышают устойчивость работы предоконечного каскада, а безындукционные резисторы r28, r29 – выходного. Резистором r4 балансируют усилитель при его налаживании (поддержание нулевого потенциала на выходе усилителя). Транзисторы vt4 и vt5 и резисторы r14, r15, r16 образуют цепь смещения выходного каскада. Резисторы r31, r32 в цепях эмиттеров транзисторов выходного каскада служат для температурной стабилизации тока покоя и одновременно являются датчиками тока для устройства защиты усилителя от перегрузок.

Устройство защиты состоит из триггера на транзисторах vt6, vt7 и порогового элемента на транзисторе vt9. Работает оно следующим образом. Как только ток через любой из выходных транзисторов превысит 8. 9 А, транзистор vt9 открывается, и его коллекторный ток открывает транзисторы триггера vt6, vt7. В результате закрываются транзисторы vt2,vt3, а вслед за ними и транзисторы vt8, vt10 и vt11 – vt14. Диоды vd7, vd8 защищают выходные транзисторы vt13, vt14 от напряжения обратной полярности, возникающего при срабатывании электронной защиты из-за появления ЭДС самоиндукции на катушке l3 и катушках фильтров акустической системы. Состояние перегрузки индицирует светодиод vd5. Выходной каскад усилителя мощности находится в выключенном состоянии до тех пор, пока не будет снято напряжение питания. Если причина перегрузки устранена, то при повторном включении работоспособность восстановится. В противном случае снова сработает защита, и выходной каскад будет отключен. Достоинство рассмотренной системы защиты – ее высокое быстродействие (несколько микросекунд), повышающее эксплуатационную надежность усилителя. Однако, перегрузка выходного каскада может быть вызвана не только чрезмерным уровнем входного сигнала, но и большой перегрузкой входа высокочастотной помехой, а также некоторыми неисправностями в цепи смещения выходных транзисторов. В этих случаях через оба транзистора может потечь опасный для них сквозной ток. Порог срабатывания описанной системы защиты от сквозного тока в два раза ниже, чем по току каждого из плеч выходного каскада, поскольку он создает падение напряжения на двух резисторах r31 и r32, и это, безусловно, повышает эффективность защиты усилителя от перегрузок. Порог срабатывания системы защиты по току регулируют подбором резистора r26. При работе усилителя на нагрузку 8 Ом резистор r26 можно исключить, что снизит порог срабатывания системы защиты до 6..6,5 А. Усилитель может питаться от нестабилизированного двуполярного источника питания напряжением (в режиме холостого хода) ±36 В с допустимым током нагрузки не ниже 3 А и емкостью конденсаторов фильтра выпрямителя не менее 2х10000 мкФ (параллельно зашунтировать пленочными). Уменьшение напряжения источника питания при номинальной выходной мощности усилителя не должно превышать 5В. Работоспособность усилителя сохраняется при снижении напряжения питания до ±25 В, при этом его номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом падает до 30 Вт.

Конструкция и детали .

Детали усилителя размещены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2). Транзисторы vt11, vt12 предоконечного каскада смонтированы на П-образных теплоотводах (рис. 3), установленных на печатной плате, выходные транзисторы (vt13, vt14) – на теплоотводах с площадью охлаждающей поверхности на каждый транзистор около 600 см 2 . К теплоотводу (в непосредственной близости от одного из этих транзисторов) приклеен и транзистор vt5. В усилителе применены подстроечные резисторы СП4-1В, СП5-2 (r16) или импортные желательно многооборотные, проволочные, постоянные резисторы МОН-1a (r28, r29, r34) и МЛТ (остальные, кроме r31, r32). Резисторы r31, r32 (СП5-16) выполнены из нихромового провода диаметром 0,7. 0,8 мм (отклонение их сопротивлений от номиналов, указанных на схеме, не должно превышать ±5 %). Конденсаторы С1 (качественный пленочный полипропиленовый МКР, полистирольный К71-7, а также известных зарубежных брендов-производителей, С2-С4 – КМ, КТ, КСО и т.п. Катушки l1, l2 намотаны на. корпусах резисторов r28, r29 и содержат по 30 витков провода ПЭВ-1 0,2мм. Катушка l3 – намотана, на тороидальном (для уменьшения внешнего магнитного поля) текстолитовом каркасе с наружным диаметром 18, внутренним 11 и высотой 18 мм. Она содержит 35 витков провода ПЭВ-1 0,8мм, равномерно размещенных на каркасе в один слой.

Примененные в усилителе транзисторы КТ630Б (vt3, vt8) могут быть заменены на КТ630А, КТ630Г или на КТ602А(М), КТ602Б(М); КТ361К (vt1) – на ВС560С, kt3107a, КТ3107Б, КТ3107И, 2 n 5401 или на КТ313А, КТ313Б. Диоды vd3, vd4 – любые из серий Д220, Д223, КД503, КД513, КД522, 1 n 4148; vd6 – любой кремниевый импульсный диод с допустимым обратным напряжением не менее 80 В и емкостью не более 20 пФ (1 n 4148). Резисторы moh-1a (r28, r29) можно заменить на резисторы С2-1 того же номинала. ОУ da1 — любой из серии К(Р)544УД2 или К(Р)574УД1 (в последнем случае понадобится доработка печатной платы, поскольку для коррекции АЧХ ОУ необходимо дополнительно установить конденсатор емкостью 1,8 пФ, а для балансировки ОУ – подстроечный резистор с сопротивлением 3,3 МОм). При напряжениях питания усилителя не выше ±30 В транзисторы КТ814Г и КТ815Г (vt11, vt12) можно заменить на КТ814В И КТ815В, а КТ819ГМ и КТ818ГМ (vt13, vt14) – на 2Т819А, КТ819В (металлопластик) и на 2Т818А, КТ818В соответственно.

Требования к монтажу.

Низкий коэффициент гармоник усилителя накладывает определенные требования на монтаж внешних цепей. Для уменьшения наводок от магнитных полей, возникающих в монтажных проводах при протекании по ним электрического тока, провода, соединяющие выводы транзисторов выходного каскада с печатной платой, необходимо свить на всем протяжении, причем их длина не должна быть более 15 см, а сечение – не менее 1 мм2 , лучше 1,5мм2. Провода питания от конденсаторов фильтра выпрямителя до самой печатной платы также должны быть свиты. Длина этих проводов – не более 20 см, сечение – не менее 1 мм2 , лучше 1,5мм2 (от этого зависит преобладание более низкочастотных составляющих в звуке). Провода питания нужно припаять к соответствующим контактам 3, 12 печатной платы, а общий, провод – сначала к шасси усилителя (в непосредственной близости от контакта 7 печатной платы), а затем (от точки пайки) – к этому контакту. Провода, идущие от вторичных обмоток трансформатора питания к выпрямителю и от выпрямителя к конденсаторам фильтра, тоже должны быть по возможности более короткими и обязательно свитыми по всей длине. Скрученными проводами соединяют и выход усилителя с разъемом для подключения громкоговорителя. При этом общий провод соединяют с шасси усилителя в той же точке, что и общий провод питания. Рекомендуемый шаг скрутки проводов – не более 40 мм.

Сигнал следует подавать на вход усилителя через экранированный провод с наружной изоляцией, причем экранирующую оплетку необходимо надежно припаять сначала к шасси (в непосредственной близости от контакта i печатной платы), а затем и к самому контакту 1. Для уменьшения высокочастотных помех, наводимых на каскады предварительного усиления, шасси усилителя рекомендуется изготавливать из немагнитного материала с хорошей электропроводностью (алюминий, латунь и т. п.), а трансформатор питания разместить по возможности дальше от каскадов предварительного усиления или же отделить экраном. Налаживание начинают (при отключенной нагрузке) с установки (подстроечным резистором r16) тока покоя транзисторов vt13, vt14 в пределах 150. 250 мА. После прогрева в течение 20. 30 мин ток покоя измеряют еще раз и при необходимости, устанавливают в пределах, указанных выше. Затем подстроечным резистором r4 добиваются отсутствия постоянного напряжения на выходе усилителя (допустимое его значение не более ±10 мВ). После этого подключают к выходу усилителя эквивалент нагрузки, подают на выход синусоидальный сигнал частотой 20 кГц и напряжением 0,6 В и на экране осциллографа наблюдают выходное напряжение усилителя. Оно должно быть без видимых искажений и характерной для самовозбуждения «размытости». Для повышения вероятности обнаружения этих дефектов усилителя выходной сигнал рекомендуется подавать на вход осциллографа через дифференцирующую цепь с постоянной времени около 0,2 мкс, например, из резистора сопротивлением 200 Ом и конденсатора емкостью 1000 пф (на мой взгляд нет особой необходимости собирать дополнительную ниже приведенную схему для измерений, схема устойчивая, достаточно генератор и осциллограф). При этом необходимо предварительно убедиться в отсутствии искажений формы сигнала самого генератора. Далее увеличивают входной сигнал до тех пор, пока выходное напряжение не начнет ограничиваться. Ограничение должно наступить практически одновременно по обеим полуволнам синусоиды.

Читайте также:  Юлия соловьева гугл биография

Вносимые усилителем искажения оценивают компенсационным методом. Схема соединений измерительных устройств показана на рис. 4. Резисторами r3, r4, r7 компенсируют активные составляющие разбаланса, резисторам r2 – реактивные. Компенсацию производят до получения минимального уровня остаточного сигнала (между точками А и В), наблюдаемого на экране осциллографа. Для повышения точности измерения входной сигнал следует подавать непосредственно на резистор r2 усилителя (при отключенных элементах r1 c1, c2), а выходное напряжение снимать с точки соединения резисторов r31, r32. Цепь r9c4 ослабляет попавшие на выход усилителя высокочастотные внешние наводки и, таким образом, повышает точность измерения. Устройство защиты от перегрузок проверяют следующим образом. При отсутствии сигнала на входе подключают к выходу усилителя нагрузочный резистор сопротивлением 2,45. 2,55 Ом и вольтметр переменного тока (класса 1,5) с верхним пределом измерений 20. 30 В, устанавливают частоту генератора в пределах 1. 2 кГц и плавно повышают его выходное напряжение до тех пор, пока не сработает устройство защиты. Показание вольтметра в момент, непосредственно предшествующий его срабатыванию, должно составлять 14. 16 В. В противном случае следует подобрать резистор r26 и повторить испытание. Эту процедуру нужно проводить достаточно быстро, чтобы не перегрелись выходные транзисторы.

В завершение вместо нагрузочного резистора сопротивлением 2,5 Ом подключают эквивалент номинальной нагрузки (4 Ом), подают на вход усилителя номинальное входное напряжение частотой 1 кГц и замыкают накоротко выход усилителя. При этом сразу должно сработать устройство защиты, а после повторного включения питания работоспособность усилителя должна полностью восстановиться. Несколько слов о характере искажений усилителя.

Возвращаясь к напечатанному: Радио № 10 1985г.

Блок питания для усилителя:

Конструкции блока питании зависит оттого, с каким усилителем он будет работать. Схема блока питания для усилителя, выходная мощность которого при сопротивлении нагрузки 4 Ом составляет 70 Вт, приведена на рисунке.

Для питания одноканального усилителя той же мощности при том же сопротивлении нагрузки или двухканального усилителя мощностью 2×35 Вт при 8-омной нагрузке подойдет блок питания с одним трансформатором. Первичная обмотка его включается так же, как и у трансформатора Т1. Две вторичные обмотки соединяются последовательно. Выводы от крайних точек получившейся обмотки подключают к выпрямителю, а среднюю точку – к точке соединения конденсаторов С1 и С2. Конденсаторы СЗ, С4 в этом случае следует исключить. Предохранители fu1, fu2 должны быть рассчитаны на максимальный ток 3 a, a fu3—fu6 — на 4 А. Для питания одноканального усилителя с выходной мощностью 70 Вт нужен трансформатор габаритной мощности 180. 200 Вт, а для стереофонического усилителя мощностью 2×70 Вт – 350. 400 Вт. Вторичная обмотка состоит из двух частей, каждая из которых рассчитана на напряжение 26. 27 В (в режиме холостого хода) и ток 3,5. 4 А – для одноканального и 7. 8 А – для стереофонического усилителя.

В качестве трансформаторов питания Т1, Т2 подойдут ТС-180, ТС-200, ТС-200К, которые применяются в телевизорах черно-белого изображения, а также тороидальные трансформаторы. Напряжение 220 В подается на выводы 1 и 1 первичных обмоток, а выводы 2 и 2 следует соединить между собой. Вторичные обмотки потребуется перемотать на отдельных каркасах. При использовании трансформатора ТС-200 или ТС-200К каждая из вторичных обмоток содержит по 84 витка провода ПЭВ-2 1,6мм, а для трансформатора ТС-180 – по 90 витков провода ПЭВ-2 1,55мм. Следует подчеркнуть, что параллельно соединенные вторичные обмотки трансформаторов Т1, Т2 должны содержать строго одинаковое число витков, иначе трансформатор может выйти из строя. В блоке питания можно применить также трансформатор ТПП321. В этом случае следует задействовать только часть вторичной обмотки между выводами 11 и 14 (если соединить 12 и 13) и 17 и 20 (если соединить 18 и 19).

(Иначе говоря, опять же желателен оптимально трансформатор с габаритной мощностью 250 Вт с двумя вторичными обмотками 2х27 В сечением около 1,5мм2).

При самостоятельном изготовлении трансформатора его можно рассчитать по методике, описанной в журнале «Радио», 1980, № 11, с. 62.

Исходные данные для расчета приведены в таблице.

Начну с того, что попросил меня знакомый (будем называть его заказчиком), собрать ему усилитель, да не абы какой, а качественно играющий. Небольшой опыт у меня в этом был, по этому из интереса я согласился.

Итак, поехали! Прежде всего нужно было определиться со схемой. Хотел спаять новый усилитель А. Зуева, уже набросал схему и плату, но заказчика очень уж испугала цена деталей, поэтому решил взять чего попроще. И выбор пал на шестой вариант усилителя гражданина А. Лайкова. А Зуева решил оставить для себя любимого, но это уже совсем другая история.

Снова перерисовал схему и переразвел плату как мне удобно (не могу я ни одну схему собрать без отсебятины), собственно вот они:

И плата регулятора тока покоя (ставится вертикально на основную плату)

Тут надо заметить небольшое различие между схемой и платой. Пока разводил плату, вместо конденсатора С5 налепил аж три кондера и резистор на 1Мом – хотел все сделать по феншую. Вместо одного электролита взял два и соединил последовательно, а точку их соединения привязл к минусу стаб. питания, чтобы создать на них постоянное смещение, а также шунтировал их пленочным кондером, т. к. простые китайские электролиты неважно работают на высоких частотах из-за своей паразитной индуктивности, а пленочник с этим легко справится. Правда впоследствии всю эту связку пришлось полностью выбросить из схемы, об этом чуть позже.

Вытравленная плата одного канала. Здесь видно следы неудачного хим. лужения. То ли раствор плохой был то ли я где-то накосячил, но лудилась она потом оооочень плохо. Больше такими вещами не балуюсь.

Дальше напаиваю детали.

Получился вот такой блочок. Радиаторы не знаю от чего, заказчик принес, по-моему купил их на радиорынке.

Ну и фото в развернутом виде. Здесь хорошо видно платку регулятора тока покоя. Подстроечник впоследствии перевернул, иначе коденсатор С1 мешал его регулировать, приходилось плату откручивать с креплений.

Да, забыл написать – транзистор VT5 не зря выбран отечественный КТ817, у него зависимость параметров от температуры выше, чем у современных импортных, поэтому здесь я его использовал в качестве термодатчика. Вот он, на проводах выведен на радиатор между мощным выходными транзисторами.

Надо отдать должное, схема запустилась сразу, и после настройки тока покоя и проверки прохождения сигнала осциллографом на резистивной нагрузке, я подцепил проверочный динамик и включил музыку. И оно запело!

И вот тут пришла пора поговорит о подводных камнях!

Первым камнем стало небольшое постоянное напряжение на выходе усилителя, которое никак не хотело убираться, регулировка подстроечником R6 никак не помогала. Удавалось почти совсем убрать постоянку поднятием тока покоя выходных транзисторов, но Iп=0,5А это ни в какие ворота!

А ларчик, оказывается, просто открывался! Помните, выше я писал, про то, что мне пришлось выбросить из схемы конденсаторы обратной связи? Вот! В этом-то и была причина! Чтобы работала регулировка постоянного смещения на выходе ОС OP1, нужна жесткая привязка резистора R8 цепи обратной связи! Может быть с другими ОУ ситуация будет другая, но с LM318 дело обстоит вот так. В общем, после того, как отпаял кондеры и бросил перемычку с нижнего вывода R8 на землю, все стало регулироваться как надо.

Второй камень – нестабильность тока покоя при изменении питающего напряжения. Дело в том, что первое включение усилителя я производил при пониженном напряжении +-23В и выставлял Iпок=80мА. После небольшого тестирования я повысил Uпит до +-33В и был очень удивлен, когда обнаружил, что ток покоя стал около 150-200мА (точно уже не помню). Как с этим бороться, я не знаю, да и не стремлюсь узнать. Думаю, что вряд ли у нас напряжение в сети настолько гуляет, чтобы можно было об этом беспокоиться, да и термостабилизация тока покоя неплохо справляется со своей задачей. В общем, оставил как есть.

А в остальном усилитель вполне себе хороший, и звук у него мне понравился. Впоследствии собрал второй канал и послушал уже на нормальной акустике. Единственное, что подпортило всю картину – один раз словил возбуд в одном канале. На большой громкости при ограничении сигнала начал коптить резистор цепи цобеля (R31). Пока не знаю с чем это связано, сейчас в планах собрать хороший генератор меандра, подключить его к усилителю и посмотреть, что там на выходе у него происходит. А пока, может кто-нибудь подкинет мысль или предположение – буду рад!

На этом пока все, если где-то накосячил, сильно не пинайте. Если Вам понравилось, ставьте лайки, комментируйте и будет продолжение (а там еще есть, чему продолжаться, поверьте мне!). Спасибо за внимание!

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector