НИСКОЧЕСТОТНИ УСИЛВАТЕЛИ инж. Александър Савов Млад
Конструктор 1985/2/ Приложение I – Приложение XV
На 16-те страници на приложението ще намерите няколко схеми на крайни
стъпала на нискочестотни усилватели. Постарали сме се да дадем
разнообразни схеми по отношение на използваните елементи и схемни
решения. С това отговаряме на всички наши читатели, които в писма до
редакцията на списанието пожелаха да публикуваме подобни схеми.
Термостабилен НЧ усилвател 100 W ПРИЛОЖЕНИЕ I
Към нискочестотните мощни усилватели, изградени с биполярни транзистори,
се поставят високи изисквания по отношение на термичната стабилност на
тока на покой на крайните транзистори, особено в тези случаи, когато за
намаляване на нелинейните изкривявания, той се избира достатъчно голям.
Обикновено термичната стабилизация се постига с помощта на термодатчик (транзистор),
монтиран върху охлаждащия радиатор на изходните транзистори. При такъв
начин на термостабилизация на тока на покой понякога се появява опасност
от повреда на крайните транзистори. Мощността, която се отделя при
различните преходни процеси върху крайните транзистори, не е голяма, но
 |
поради инерционността на предаването на топлината от кристала на
транзистора към термодатчика, токът на покой рязко се увеличава и
кристалът на изходния транзистор се загрява дотолкова, че над него
надвисва опасност за топлинен пробив. За да се избавим от посочената опасност, схемата на изходното |
стъпало на
усилвателя може да се промени по такъв начин, че токът на покой на
изходните транзистори да не зависи от тяхната температура. Принципната
схема на едното рамо на такова изходно стъпало е показана на фиг. 1.
Токът на покой се определя по формулата
Io = (Uг – Iбт1 – Ubeт1)/R2
Ако Rвхт1-т2 >> Rг, то стабилността на тока ще зависи изцяло от
стабилността на напрежението Ube. С тази схема промяната на напрежението
Uбет1 при изменение на температурата на кристала на Т2 със 100 С, не
надвишава +/- 20 mV.
За да не се измени съществено токът на покой, падът на напрежение върху
резистора R2 трябва да превишава 3 ... 5 пъти величината на
нестабилността на напрежението Ubeт1, т.е. да бъде 60 ... 100 mV и
повече. Например ако R2 = 0,3 Om, токът на покой е 180 ... 300 mA.
Именно такава стойност на тока на покой обикновено се избира при
висококачествените НЧ усилватели.
 |
За илюстрация на фиг. 2 е дадена на термостабилно крайно стъпало на НЧ
усилвател с номинална изходна мощност от 60 W. Разположени един до друг
диоди Д1 и Д2 компенсират нестабилността на напрежението Ube на
транзисторите Т1 и Т2 при изменение на температурата на околната среда. Като пример на реализация на по – горе посочения метод на термостабилизация на тока на покой, |
може да послужи усилвателят, принципната схема на който е показана на фиг. 3.
 |
Входното стъпало на усилвателя е изградено с бързия операционен
усилвател ОУ1, който осигурява основното усилване по напрежение. За по –
доброто съгласуване на ОУ1 с изходното стъпало, базите на Т1 и Т2 са
дадени накъсо, а напрежението, получено върху диодите от делителя R16,
Д3-Д6, R17 се подава на емитерите на тези транзистори. Тези диоди служат
едновременно за компенсация на нестабилността на напрежението Uбе на
транзисторите Т1, Т2, Т5 и Т6 при промяна на температурата на околната
среда.
Включените в емитерните вериги на транзисторите Т1 и Т2 кондензатори С10
и С11 осигуряват, от една страна, по – голямо усилване, а от друга –
линейността на сигнала се влошава. Това от своя страна се компенсира с
включването на диодите Д7 и Д8, паралелно на R22 и R25. Използването на
тези диоди също така подобрява термостабилността на тока на покой на
крайните транзистори, тъй като позволява да се увеличи съпротивлението
на резисторите R22 и R25 и да доведе пада на напрежението върху тях в
режим на покой до 250 ... 300 mV.
Независимо от това, че емитерният товар на изходните съставни
транзистори е нелинеен, коефициентът на нелинейните изкривявания не се
увеличава, защото сумарната дълбочина на ООВ, с която са обхванати
транзисторите от изходното стъпало, явяващо се като основен източник на
нелинейни изкривявания, остава постоянна, независимо от това, дали
диодите Д7 и Д8 са запушени или отпушени.
Транзисторите Т3, Т4, Т9 и Т10 изграждат защитното стъпало на крайните
транзистори срещу късо съединение в товара. Коригиращите кондензатори
С13 и С14 ограничават отгоре честотната лента на крайното стъпало до 20
000 Hz.
Всички елементи на усилвателя, с изключение на транзисторите Т7 и Т8,
които се закрепват върху радиатор, са монтирани върху печатна платка.
Желателно е кондензаторът С2 да не е електролитен. Бобината L1 е навита
еднослойно с проводник 0,8 mm върху цялата дължина на тялото на
резистора R32.
Усилвателят се захранва от нестабилизиран източник, осигуряващ изходен
ток не по – малък от 1,5 А.
Настройката на усилвателя се свежда до установяването (чрез
тример-потенциометъра R6) на нулево напрежение в изхода на усилвателя, и
чрез R15 – на тока на покой на транзисторите от изходното стъпало в
границите 250 ... 300 mА.
ТЕХНИЧЕСКИ ДАННИ
Максимална изходна мощност 100 W на 4 Om
Честотен диапазон: 20 – 20 000 Hz;
Koeфициент на нелинейните изкривявания: 0,015% при P = 60 W и 20 – 20
000 Hz;
Номинално входно напрежение: 1 V;
Oтносително ниво на шума: - 100 dB.
Kрайно стъпало 70 W
Въпреки несложната схема това крайно стъпало осигурява една значителна
изходна мощност. А и другите параметри на усилвателя заслужават внимание.
Захранването е симетрично, поради което отпада изходният кондензатор.
Входът на схемата представлява диференциален усилвател, изграден с
транзисторите Т1 и Т2. Базата на Т1 изгражда входа на усилвателя, докато
базата на Т2 служи за вход на обратната връзка. Генераторът на ток с
транзистора Т3 осигурява за диференциалното входно стъпало константен
ток от 1 mA. Сигналът на колектора на драйверния транзистор Т8 достига
до крайните Дарлингтонови транзистори Т6 и Т9. Токът на драйверния
транзистор се осигурява от генератора на ток с транзистора Т5.
Началният ток на покой на крайните транзистори се стабилизира термично
чрез транзистора Т7. Той се монтира върху същите радиатори, на които са
монтирани транзисторите Т6 и Т9. Стойността на тока се наглася
посредством тример – потенциометъра R16 на 50 mA.
Ako желаем да защитим крайните транзистори от късо съединение в изхода
или претоварване, то между крайното и драйверното стъпало може да се
включи схемата от фиг. 2 на мястото, заградено с прекъснати линии на фиг.
1.
 |
Усилвателят осигурява изходна мощност 70 W върху товар 8 Om. Със стойностите, посочени в скобите, той може да осигури 90 W на товар 4 Om. Също и резисторите от зашитата трябва да се изменят в този случай. R24 и R28 стават 3к9; R26 и R29 - 220 Om, a Д5, Д6 и R30 – отпадат.
 |
Токозахранването на усилвателя може да се осъществи с общоизвестния трансформатор, мостов изправител и филтриращи кондензатори (5 000 ... 10 000 мкF). За 70 – ватовата версия, напрежението в изхода на изправителя без натоварване трябва да е +/- 47 V. За 90 – ватовата версия напрежението трабва да е 40 V. Mрежовият трансформатор трябва да е оразмерен за ток 1,4 А при 70 W и 2,2 А за 90 W. Teзи |
стойности са за
моноусилвател.
ТЕХНИЧЕСКИ ДАННИ
Изходна мощност: 70 W (на 8 Om) и 90 W (на 4 Om);
Входен импеданс: 10 кOm;
Входно напрежение: 760 mV (600 mV за 4 Om);
Koeфициент на нелинейни изкривявания (при Pmax и 1 кHz): 0,01%;
Koефициент на интермодулационни изкривявания (при Pmax и 1 kHz): 0,02%;
Честотен обхват: 10 Hz – 60 kHz;
ШИМ – МОСТОВ УСИЛВАТЕЛ
С изходната си мощност от 10 W при товар 4 Om този мощен усилвател е
особено подходящ за озвучаване в автомобил. Касае се за самоосцилиращ
ШИМ – усилвател, т.е. усилвател, използващ широчинно – импулсна
модулация. Този тип усилватели се наричат още и D – усилватели. По –
подробно за действието на ШИМ – усилвателите ще се спрем в някоя от
следващите книжки на списанието. Съобщаваме на нашите читатели, че в
книжка 2/81 г. „Млад Конструктор” вече е описвал схемата и принципа на
действие на този тип усилватели.
 |
Поради това тук ще се спрем съвсем накратко на принципа на действие на предложената схема. На фиг. 1 е показана блок – схемата на един ШИМ – усилвател. Операционният усилвател ОУ управлява тригера на Шмит, чиито изходен сигнал се сравнява с входния сигнал. Системата се самонастройва по такъв начин, че на двата входа на операционния усилвател има еднакво напрежение. А това е възможно само тогава, когато се променя широчината на импулсите. Ако това не стане, системата се опитва чрез намаляване на собствената честота да се самонастрои.
 |
На фиг. 2 е показана схемата на целия усилвател. Едното „рамо” на моста
на ШИМ – усилвателя е съставено от операционния усилвател ОУ2,
инверторите И7 – И12 и транзисторите Т2 и Т4. Второто рамо на моста е
изградено от инверторите И1 – И6 и транзисторите Т1 и Т3, като сигналът
в емитерите им е с обърната фаза. Особеното на това схемно решение е, че
стъпалото за обръщане на фазата е включено не паралелно, а
последователно. Поради това се получават изкривявания на сигнала, тъй
като скоростта на включване не е безкрайно голяма. Въпреки това, когато
сигналите на двата крайни усилвателя се върнат обратно на входовете на
ОУ1, качествата на схемата се подобряват.
Изходното напрежение на този ШИМ-усилвател зависи от използваните крайни
транзистори. Двойката BD131/132 осигурява 10 W при нелинейни
изкривявания от само 0,3%. Да се има предвид обаче, че при по –
нататъшно увеличаване на мощността, коефициентът на нелинейните
изкривявания нараства значително. Вместо BD131/132 могат да се използват
например BD241/242, но тогава мощността, при която изкривяванията са под
0,3%, е максимално 8 W.
Понякога в автомобила могат да се появят смущения, причинени от динамото.
За отстраняването им, последователно на захранването, се включва бобина
с индуктивност 1 mH, а паралелно един кондензатор 2200 мкF/25 V. ШИМ –
усилвателят консумира около 1,5 А. Много важно изискване за стабилната
работа на усилвателя е здравото му закрепване в автомобила.
КРАЙНО СТЪПАЛО С MOS – ТРАНЗИСТОРИ
Това, което отличава един MOS – транзистор от биполярния транзистор е,
че той се управлява по напрежение, докато биполярният транзистор се
управлява по ток. По този начин схемата на усилвателя, изграден с MOS –
транзистори, се упростява значително, като се доближава до строежа на
ламповия усилвател.
Тук предлагаме схема на крайно стъпало, изградено с мощни, крайни MOS –
транзистори. Схемата е със защита от късо съединение в изхода и
претоварване. Изходната мощност варира между 60 и 160 W на товар 4 Om, в
зависимост от захранващото напрежение и използваните крайни транзистори.
ПАРАМЕТРИ
Крайни транзистори 2хBUZ20 2xBUZ23 2xBUZ20 2xBUZ23
Захранващо напрежение +/-33 +/-36 +/- 40 +/- 46 V
Изходна мощност при 4 Om 60 80 120 160 W
Koeфициент на нелинейни
Изкривявания при (20 – 20 000 Hz) 0,03 0,04 0,05 0,05 %
Koефициент на интермодула-
ционни изкривявания 0,05 0,05 0,07 0,07 %
Входно съпротивление 33 33 33 33 kOm
Двата крайни МОS – транзистора се управляват от диференциален усилвател
с два изхода, изграден с транзисторите T12 – T13. Изходните токове на
диференциалния усилвател са дефазирани на 180 градуса. Чрез включените
паралелно на прехода сорс-гейт резистори, тези токове осигуряват
необходимия управляващ сигнал (в случая – напрежение) за MOS-транзисторите.
Посредством резистора 33 кOm е изградена обратна връзка по постоянен ток
от изхода на усилвателя към инвертиращия вход на диференциалния
усилвател, а чрез RC-веригата 1 кOm/100 мкF – отрицателната обратна
връзка по променлив ток. Голямото усилване на празен ход поддържа
напрежението в изхода на усилвателя постоянно равно на нула, а чрез
използваните обратни връзки е постигната голяма линейност и малки
изкривявания.
 |
При паралелно свързване на допълнителни MOS – транзистори (показано с прекъснати линии на схемата) и повишаване на захранващото напрежение, изходната мощност без затруднения може да се повиши. С описания усилвател се постигат мощности от 60 до 160 W на 4 Om, като тези стойности не са предел за схемата. Захранващото напрежение не е необходимо да се стабилизира.
 |
В таблица 1 са посочени различните типове транзистори за различните
изходни мощности на усилвателя, а в таблица 2 – стойностите на
резисторите от защитата за различните мощности.
KРАЙНО МОЩНО СТЪПАЛО
Предлаганата схема на крайно стъпало осигурява изходна мощност от 70 W
върху товар 8 Om и 80 W върху товар 4 Om.
 |
Без токоограничаващото защитно
стъпало с транзисторите Т7 и Т8, крайното стъпало може да осигури и 115
W върху 4 Om, но крайните транзистори издържат тази мощност само за
кратко време, поради което включването на Т7 и Т8 е абселютно необходимо.
Тези транзистори защитават усилвателя и срещу късо съединение в изхода.
Входното стъпало представлява диференциален усилвател, изграден с
транзисторите Т1 и Т2, с което се осигурява минимално отклонение на
напрежението в изхода на усилвателя от нулата. С потенциометъра R2 това
напрежение може да се направи точно равно на нула.
Драйверното стъпало е изградено с транзистора Т6, в колекторната верига
на който е включен генератор на ток с транзистора Т4. Режимът на
комплементарното крайно стъпало, т.е. токът на покой, се определя от
положението на плъзгача на R11. Освен това транзисторът Т5 осигурява и
компенсацията на температурния дрейф на крайните транзистори. Поради
това той трябва да се монтира върху някой от радиаторите на крайните
транзистори.
Двойката транзистори Т9 – Т10 работят в клас А и по този начин
нелинейните изкривявания се намаляват още повече. Крайните транзистори
Т11 – Т12 трябва да са с допустима мощност, по – голяма от посочената
мощност на усилвателя.
Защитата във вид на токоограничаващо стъпало е изградена с транзисторите
Т7 – Т8. Тя използва пада на напрежението върху резисторите R18 и R19
като величина за начало на ограничаването.
Усилването на цялото стъпало се определя от стойността на резисторите R8
и R9. Склонността на усилвателя към самовъзбуждане се премахва като
паралелно на R9 се включва кондензатор (С7). Стабилността на усилвателя
се осигурява още и от кондензатора С3, както и от RC-филтъра – R20, C6.
Крайните мощни транзистори се монтират върху охлаждащи радиатори и с
възможно по – къси проводници се свързват към платката. Желателно е
всички елементи да са нови и проверени, за да си спестим някои
неприятности при оживяването.
Токът на покой се наглася чрез тример-потенциометъра R11 на 125 mA при
накъсо даден вход и отворен (т.е. без включен високоговорител) изход.
Никой от монтираните транзистори не трябва да „грее”. Чрез
тример-потенциометъра R2 напрежението в изхода на усилвателя се наглася
точно равно на нула, защото високоговорителите не „понасят” постоянно
напрежение.
КРАЙНО СТЪПАЛО 40 W
На пръв поглед предлаганата схема на крайно стъпало не изглежда
симетрична, понеже двата крайни транзистора са NPN – тип. На втори
поглед обаче се вижда, че транзисторите Т12 – Т14- Т16 изграждат
еквивалентен PNP – транзистор. Също така транзисторите Т11-Т13-Т15
изграждат съставен NPN- транзистор. И понеже тези две комбинации се „държат”
като комплементарна двойка, на практика крайното стъпало е симетрично.
 |
С транзисторите Т1, Т2 и Т6 е изграден диференциален усилвател с
генератоер на ток за горното рамо, докато с транзисторите Т3, Т4 и Т5 е
изграден същият усилвател за долното рамо. Драйверното стъпало е
съставено от транзисторите Т7 и Т8. При коефициент на нелинейни
изкривявания от 0,01% в обхвата 20 – 20 000 Hz, изходната мощност е 40 W
на 8 Om и 60 W на 4 Om. Входната чувствителност е 800 mV за 40 W и 700
mV за 60 W. Честотната характеристика е линейна от 15 Hz до 100 кHz
(+/-1 dB).
Благодарение на големия общ коефициент на усилване по ток, началният
колекторен ток на крайните транзистори може да е сравнително малък – 25
– 50 mA. Най – добре този ток се определя с помощта на сигналгенератор и
осцилоскоп, посредством тример – потенциометър P1. Ako се използва
волтметър, той трябва да се включи между емитера на Т15 и колектора на
Т16 като напрежението, измерено при ток 50 mA, е 33 mV.
Крайните мощни транзистори се монтират отделно върху охлаждащи радиатори.
Бобината L1 се навива от проводник ПЕЛ с диаметър 0,8 – 1 mm okоло
резистора R7 и съдържа 10 навивки.
Всички елементи от захранващия блок трябва да издържат ток 1,5 А (за 40
W) и 2 А за 60 W и съответните напрежения.
УСИЛВАТЕЛНА УРЕДБА
С предлаганата схема на качествен Hi-Fi усилвател може да се постигне
изходна мощност от около 65 W върху товар от 4 Om. Toй се състои от
зхранващ блок, коригиращ предусилвател, мощен краен усилвател, защитна
схема за високоговорителите и индикаторна схема за мощността.
ЗАХРАНВАЩ БЛОК Той осигурява напреженията за всички останали блокове на
усилвателя: +/-27 V за крайния усилвател: +/- 16 V за корегиращия
предусилвател; + 12 V за индикаторната схема и – 23 V за защитната схема.
Мрежовият трансформатор е навит върху Ш – образня сърцевина със сечение
15 кв sm, като първичната намотка съдържа 735 навивки с ПЕЛ-0,6 mm, а
вторичната – 2 х 72 навивки с ПЕЛ-1,5 mm. Тези данни са за моновариант
на усилвателя. При стереовариант сечението на трансформатора е 22 кв sm,
първичната намотка съдържа 500 навивки с ПЕЛ – 0,8 mm, а вторичната – 2
х 49 навивки с ПЕЛ-2 mm. Схемата на захранващия блок е показана на фиг.
1.
 |
КОРИГИРАЩИЯТ УСИЛВАТЕЛ (фиг. 2) е изграден с два операционни усилвателя от типа 741 с включен между тях пасивен тонкоректор от типа Баксандал. По този начин се избягват евентуални паразитни самовъзбуждания. Сигналът от изхода на втория операционен усилвател попада в схемата за физиологично регулиране на силата на звука, която компенсира спадането на нивото на сигнала в краищата на честотния диапазон при малки мощности. След нея са включени филтрите, които намаляват пуканията, съскането и острите звуци с висока честота (над 10 кHz). Построяването на този филтър e oсобено полезно, тъй като с него се избягва и трептенето на мембраната на високоговорителя с инфраниска честота (0,5 ... 2 Hz), явление, което понякога се явява при усилвателите с двуполярно захранване. Филтърът намалява също така и евентуален шум от мотора на грамофона.
 |
 |
Предусилвателят няма нужда от настройка, а само от внимателна изработка
с изправни и качествени елементи.
УСИЛВАТЕЛЯТ НА МОЩНОСТ (фиг. 3) има структурата на операционен усилвател
с галванична връзка между отделните стъпала и двуполярен, захранващ
токоизточник, което подобрява качеството на възпроизвеждане на ниските
честоти и намалява броя на електролитните кондензатори.
Режимът на транзисторите Т1 и Т2 от входното стъпало се определя от
генератора на ток, изграден от R4, Д1, Д2, Т3 и Р2. С
тример-потенциометъра P2 началният колекторен ток за двата транзистора
Т1 и Т2 се наглася на 1 mA. Транзисторите Т1 ... Т3 трябва да са с много
малък шум и с високо допустимо напрежение Uce. Oсобено важно е Т1 и Т2
да са с еднакви коефициенти на усилване по ток.
Усиленият от входното диференциално стъпало сигнал попада в базата на
драйверния транзистор Т4. Работният режим на този транзистор се определя
от генератора на ток, изграден с елементите R4, Д1, Д2, R5 и P3. Чрез P3
токът на покой се наглася на 10 mA. Кондензаторите С4 ... С11
предотвратяват евентуални нежелани високочестотни трептения.
Настройката на усилвателя започва с определяне на посочените в схемата
стойности на токовете на двата генератора на ток. За тази цел входът на
усилвателя се дава накъсо, а в изхода се включва високоговорител или
достатъчно мощен товар 4 Om. След това с P1 напрежението на средната
точка се настройва да бъде точно равно на 0 V. С помощта на осцилоскоп,
включен в изхода на усилвателя, се следи за появата на паразитни
високочестотни трептения. Ако такива се появят, капацитетът на
кондензаторите С4 ... С11 се повишава до тяхното пълно изчезване. Да се
има предвид, че това се отразява върху качеството на усилвателя, така,
че да се използва само при нужда.
Чрез тример-потенциометъра Р4, токът на покой на крайните транзистори се
настройва на 50 mA. След това се премахва късото съединение на входа и
от сигнал генератор се подава синусоидален сигнал с амплитуда 100 mV и
честота 1 кHz. Повишавайки постепенно амплитудата на този сигнал, въртим
P1 дотогава, докато изкривяванията на синусоидата върху ркрана на
осцилоскопа изчезнат. При надвишаване на максималната мощност, трябва да
се появят ограничавания на синусоидалния сигнал и тези ограничавания
трябва да са абселютно симетрични.
По – нататък се настройва прагът на сработване на ограничителя на
максимален ток, предпазващ както високоговорителите, така и крайните
транзистори при късо съединение в изхода на усилвателя. За целта
плъзгачите на Р5 и Р6 се поставят в положение, близко до средната точка
на усилвателя. Паралелно на товара се включва волтметър за променлив ток.
От генератора се подава синусоидален сигнал с честота 1 kHz и със
съответното ниво, така, че на изхода на усилвателя с волтметъра да
отчетем напрежението, отговарящо на мощността, при която искаме да
сработи защитната схема. След това въртим плъзгачите на потенциометрите
P5 и P6, докато за съответните периоди синусоидата започне да се
ограничава и ще спрем естествено на прага на ограничаването. Звуковите
качества на усилвателя няма да се променят, ако схемата на ограничаване
не се включи.
Желателно е крайните транзистори да са с бета < 25 при колекторен ток,
равен на максималния ток за усилвателя, за да не се влошат качествата на
звука при високи честоти. Транзисторите Т11 и Т12 заедно с Т5 се
монтират върху подходящ радиатор. За Т4, Т6, Т9 и Т10 са предвидени
малки радиатори от алуминиеви плочки с дебелина 1 mm.
ЗАЩИТНА ЗАКЪСНИТЕЛНА СХЕМА ЗА ВИСОКОГОВОРИТЕЛИТЕ. При включване и
изключване на захранването, възникват доста опасни преходни процеси.
Поради това на фиг. 4 е показана схема, посредством която
високоговорителите се включват към усилвателя около 5 sek след
включването на захранването. Първоначално
 |
кондензаторът С1 е разреден,
Т1 е запушен и базата на Т2 е свързана към „маса” чрез R6. Koгато
напрежението на С1 нарасне над 12 V, транзисторът Т1 се отпушва, с което
и Т2 се отпушва. Протеклият през Т2 ток задейства релето Р (24V/25 mA).
Нормално отворените контакти на релето трябва да издържат максималния
изходен ток на усилвателя. Ръчно високоговорителите се изключват чрез
ключа К (за проби и настройка).
ИНДИКАТОР НА МОЩНОСТТА. По желание към изхода на усилвателя може да се
включи и светодиоден индикатор, схемата на който е показана на фиг. 5.
При липса на сигнал, транзисторите Т1 ... Т6 са запушени. При наличие на
сигнал транзисторите започват да се насищат последователно (започвайки
от Т1) в зависимост от амплитудата на изходния сигнал. При това
съответните светодиоди светват. Диодът Д2 защитава транзисторите от по –
високи обратни напрежения.
 |
За настройка на нивосигнализатора на входа му се подава постоянно
напрежение +7,5 V и чрез P се определя точно светването на светодиода
СД1, без светодиодът СД2 да светва. След това индикаторът се свързва към
входа на усилвателя за мощност, като светването на всеки следващ
светодиод показва мощност от 7W, 12,6W, 28 W, 37,6 W, 50 W върху товар
от 4 Om.
TEХНИЧЕСКИ ДАННИ
Изходна мощност: 65 W на товар 4 Om;
Входно съпротивление: 100 кOm;
Средна стойност на захранващия ток: 1,75А;
Честотен диапазон: 5 – 38 000 Hz при неравномерност – 3 dB;
Koeфициент на нелинейни изкривявания: 1% при Рmax и 1 кHz.
KРАЙНО СТЪПАЛО 50 W
Схемата е изградена от входен диференциален усилвател с транзисторите Т1
и Т2, драйверно стъпало, изградено с транзистора Т3, и мощно стъпало,
съставено с транзисторите Т5, Т6, Т7 и Т8.
Усиленият от транзистора Т1 сигнал попада в базата на транзистора Т3,
който го усилва още повече. По – нататък сигналът от колектора на
транзистора Т3 се подава на дефазиращо стъпало с Т5 и Т6, което
осигурява подходящ сигнал за крайните транзистори.
 |
За съгласуване на входния импеданс на усилвателя с изходния импеданс на източника на сигнал е използвана схема „бутстрап”, осигуряваща висок входен импеданс на схемата. Транзисторът Т4 осигурява необходимия начален ток за крайните транзистори и при температурни промени го корегира. Затова той трябва да се монтира върху радиатора на крайните транзистори Т7 и Т8, и то в близост до някой от тях.
 |
Въртейки
тример-потенциометъра R12, началният ток на крайните транзистори се
нагласява на около 30 mA. Транзисторите Т1-Т2, Т5-Т6 и Т7-Т8 се подбират с максимално еднакви параметри. Резисторите R19 и R20 се навиват от подходящ проводник, способен да разсее 7 – 8 W мощност. |
Ако усилвателят се възбужда, необходимо е да се включи кондензаторът С*,
като в противен случай може и без него.
ТЕХНИЧЕСКИ ДАННИ
Изходна мощност: 50 W на товар 4 Om;
Захранващо напрежение: +/- 34 V;
Входно напрежение: 700 mV;
Честотен диапазон: 15 – 40 000 Hz;
Koeфициент на нелинейни изкривявания: 0,1% при Рmax и 1 кHz.
НЧ УСИЛВАТЕЛ С МАЛКИ ИЗКРИВЯВАНИЯ
Наред със снижаването на нелинейните изкривявания, конструкторите на
съвременната висококачествена звуковъзпроизвеждаща апаратаура отделят
голямо внимание и на подобряването на нейните динамични характеристики,
на намаляването на така наречените динамични интермодулационни
изкривявания. Схема на НЧ усилвател с малки динамични изкривявания е
показана на фигурата.
ОСНОВНИ ТЕХНИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Номинален честотен диапазон (при неравномерност на амплитудно-честотна
характеристика не по – голяма от 0,2 dB) – 20 … 35 000 Hz;
Номинална изходна мощност (при товар 4 Om) – 70 W;
Koeфициент на нелинейни изкривявания в номиналния честотен диапазон на
ниво -3dB от номиналната изходна мощност 0,014%;
Коефициент на интермодулационните изкривявания, при 250 и 8000 Hz и
отношения на амплитудите 4:1 – 0,06%;
Номинално входно напрежение – 0,7 V;
Входно съпротивление – 30 кOm;
Oтносително ниво на шумовете 98 dB;
Дълбочина на общата ООВ – 25 dB;
Скорост на нарастване на изходното напрежение – 40 V/мкS.
ПРИНЦИПНАТА СХЕМА на крайното стъпало на усилвателя се състои от входно
диференциално стъпало (Т1, Т2) с генератор на ток (Т3) в емитерната
верига, емитерен повторител (Т4), усилвател на напрежението на сигнала
(Т5), товарен генератор на ток Т6, Т7 и симетрично изходно стъпало Т9 –
Т12.
 |
НЧ сигнал постъпва на входа на диференциалното стъпало в базата на
транзистора Т1 през НЧ филтър R1C2 (с честота около 60 кHz). Kъм базата
на транзистора Т2 се подава сигналът на ООВ от изхода на усилвателя.
Дълбочината на тази ООВ се определя от отношението на съпротивлението на
резисторите R11 и R10. С тример-потенциометъра R6 се установява нулевият
потенциал в изхода на усилвателя.
Усиленият сигнал от колектора на Т2 се подава в базата на транзистора
Т4, включен като емитерен повторител. Ценеровият диод Д3 повдига
потенциала на емитера на Т4 до ниво 11,4 V. Eмитерният повторител
съгласува твърде голямото изходно съпротивление на диференциалното
стъпало с ниското входно съпротивление на стъпалото с транзистора Т5,
включен по схемата с обща база. Изходното съпротивление на повторителя е
примерно с 1 порядък по – голямо от входното съпротивление на следващото
стъпало. В дадения случай това е необходимо, тъй като само при това
условие в стъпалото действа 100% - ната паралелна ООВ по ток,
линеаризираща изходната характеристика на транзистора и снижаваща
нелинейните изкривявания.
Използването на транзисторно усилвателно стъпало в схема с обща база,
като усилвател на напрежение, е една от особеностите на усилвателя..
Амплитудата на сигнала в изхода на стъпалото (на колекторите на
транзисторите Т6, Т7) при посоченото захранващо напрежение достига 28 V.
За товар на стъпалото с транзистора Т5 служат резисторът R15 и входните
съпротивления на генераторите на ток, изградени с транзисторите Т6 и Т7.
Генераторите на ток са натоварени с резисторите R12, R13 и транзистора
Т8 (аналог на ценеров диод), с помощта на който се установява
необходимият работен режим на транзисторите Т9 и Т10 и се осъществява
температурна стабилизация на тока на покой на крайните мощни транзистори
Т11 и Т12.
Крайното стъпало на усилвателя е изградено от комплементарните двойки
транзистори Т9 – Т10 и Т11-Т12. Пълната симетрия на рамената на това
стъпало позволява съществено да бъдат намалени нелинейните изкривявания
в сравнение с по – широко разпространените в момента квазикомплементарни
изходни стъпала. Диодите Д8 и Д9 защитават транзисторите Т11 и Т12 от
обратни напрежения. Чрез диодите Д7 и Д6 е изградена защита срещу късо
съединение. Ако падът на напрежение върху резисторите R27 и R30 нарасне
над 3 V, двата диода се отпушват и шунтират резисторите R15, R16,
oграничавайки по този начин по – нататъшното нарастване на НЧ напрежение
във входа на крайното стъпало.
Диапазонът на пропусканите от усилвателя честоти с прекъсната верига на
ООВ е равен на 40 кHz, т.е. той е по – широк от диапазона на
възпроизвежданите честоти, поради което не възникват и динамични
изкривявания. Дълбочината на общата ООВ може да бъде изменена в
зависимост от желания коефициент на усилване чрез подбор на резистора
R10. Благодарение на симетрията на раменете на крайното стъпало,
нулевото ниво в изхода не се измества, дори при ограничаване на сигнала.
Усилвателят се захранва от двуполярен стабилизиран източник със защита
от претоварване.
МОНТАЖ Всички детайли на усилвателя, освен транзисторите Т8, Т11 и Т12,
са монтирани върху печатна платка. Транзисторът Т8 е залепен за
радиатора в непосредствена близост до транзистора Т11. Самите радиатори
може да се монтират така, че да затварят кутията на усилвателя отзад (с
ребрата навън). Транзисторите Т4, Т5, Т6, Т7, Т9 и Т10 са снабдени с
малки радиатори (тип звезда или П – образни пластини от алуминий).
Кондензаторите С7 и С8 се монтират от страната на печатните проводници.
Резисторите R27 – R30 се правят от константан с диаметър 0,3 mm.
Ако монтажът е правилен и всички елементи са изправни, настройката се
свежда до следното: с тример-потенциометъра R6 се наглася нулевото
напрежение в изхода на усилвателя, а с R18 – токът на покой на крайните
транзистори (200 mA).
Материалите подготви за сайта:
Иван Парашкевов
e-mail: ivanparst@dir.bg