Журнал Радио 10 номер 2002 год. ЗВУКОТЕХНИКА

Журнал Радио 10 номер 2002 год. ЗВУКОТЕХНИКА МОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С РЕЖИМОМ А+ А. СЫРИЦО, г. Москва "Радио", 2002, ╧ 9  Окончание, Начало см. в "Радио", 2002, ╧ 9

В приведенных здесь схемах УМЗЧ с целью упрощения не введены узлы защиты от короткого замыкания в нагрузке, от проникания постоянной составляющей на выход и от помех на выходе при коммутациях сетевого питания. В блоке питания отсутствует ограничитель импульсов тока в сети питания в момент включения.

Один из возможных вариантов схемы УН, приведен на рис. 5. Входной каскад ≈ эмиттерный повторитель по схеме линейного "параллельного" усилителя [5] на транзисторах VT1 ≈ VT4 обеспечивает необходимое согласование с источником сигнала. Далее следуют симметричные дифференциальные каскады усиления по напряжению на транзисторах VT8, VT12 и VT9, VT13, с генераторами токов на VT5 и VT6 соответственно. Основу УН, составляет симметричный усилитель с включением транзисторов по структуре ОБ≈ ОБ≈ОК на транзисторах VT7, VT11, VT15 и VT10, VT14, VT16. Усилитель охвачен двумя цепями общей ООС: параллельной по переменному и постоянному напряжению ≈ R14, С1, R13, а также последовательной по постоянному напряжению ≈ R30, R31.C6, С7, DA1.R24.


Увеличить

ООС по переменному напряжению обеспечивает заданное усиление по напряжению с малыми искажениями, а ООС по постоянному напряжению ≈ автоматическую установку и стабилизацию нуля напряжения на выходе. Конденсатор С1 введен для коррекции АЧХ с целью обеспечения необходимого запаса по устойчивости.

Основные технические характеристики УН1

Коэффициент усиления, дБ, не менее ....................26
Входное сопротивление, кОм, не менее ................30
Максимальное выходное напряжение, В .................30
Диапазон воспроизводимых частот нижняя граница, Гц...........0
верхняя граница (-0,1 дБ), кГц, не менее .....40
Коэффициент гармоник при Rн=10 кОм и Uвыx = 30 В, %, в полосе 0,1... 1 кГц, не более ................0,02
в полосе 1...20 кГц, не более ................0,04
Глубина общей ООС по переменному напряжению, дБ, не более .................15
Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс, не менее ....................30
Напряжения источников питания (при токе потребления, мА), В............╠15 (35) ╠50(18)

Рекомендуемые варианты схем УМ1 и УМ2 приведены на рис. 6 и рис. 7 соответственно. Принцип их построения одинаков ≈ мощные линейные "параллельные" усилители, аналогичные используемым в [6]. Различия между УМ, и УМ2 заключены в числе выходных транзисторов и режиме работы их выходных каскадов.

Работа УМ, (рис. 6) в режиме А обеспечивается за счет создания необходимого напряжения смещения для транзисторов VT5, VT7 и VT6, VT8, соответствующего току покоя I0 ≈ 3 А. Автоматическая установка и термостабилизация тока покоя достигаются за счет ООС и основаны на стабильности напряжения на светодиоде при свечении в оптроне U1. Значение тока l0 при этом определяется по формуле l0 =Uд/(R11 + R12), где Uд ≈ 1,22 В.

Делитель напряжения R1R2 на входе создает необходимое согласование коэффициентов передачи напряжения УМ1 и УМ2. Генераторы стабильного тока на транзисторах VT1 и VT4 (рис. 6) совместно с резисторами R3 ≈ R7 задают режим по постоянному току каскадов на VT5, VT6. Интеграторы на DA1 (рис. 6 и 7) образуют цепь общей параллельной ООС по постоянному напряжению, стабилизируя нуль напряжения на выходах УМ, и УМ2. Диоды VD1 и VD2 (рис. 6 и 7) защищают выходные транзисторы от возможного появления напряжения с обратной полярностью.

Работа УМ2 (рис. 7) в режиме В достигается соответствующим выбором режимов работы транзисторов VT1 ≈ VT4 и сопротивления резисторов R3≈ R7. Исследования возможных изменений значений тока l0 при допустимых в характеристиках VT1 ≈ VT4 и разбросах сопротивления R4 ≈ R7 в пределах ╠10% показали, что этот ток может изменяться в интервале 0...5 мА для каждого из выходных транзисторов VT7, VT9, VT11 и VT8, VT10, VT12.

Основные технические характеристики УМ1 и УМ2

Входное сопротивление, кОм......110
Выходное сопротивление, Ом, не более.................0,4
Частота среза ФВЧ (С1R1R2), Гц, не более...................1
Коэффициент гармоник, %, при Рвых = 100 Вт, Rн = 8 Ом УМ1, F= 20 Гц/20 кГц, не более ............0,02/0,04
УМ2, F - 20 Гц/20 кГц, не более ............0,09/0,34
Скорость нарастания выходного напряжения, мкс, не менее.....................30

Ток, потребляемый УМ, от источника питания ╠5 В, в режиме покоя равен 3 А, а при Рвых = 100 Вт амплитуда тока через транзисторы достигает 5,5 А. Ток, потребляемый УМ2 от источника ╠50 В, в режиме покоя близок нулю, а при Рвых = 100 Вт ток через транзисторы достигает 5 А.

Вариант схемы блока питания для одного канала УМЗЧ с режимом А+ приведен на рис. 8. В нем выпрямитель напряжением ╠50 В предназначен для УМ2 (U5 и U6 на рис. 7), а также для питания УМ1 (U1 и U2 на рис. 5); выпрямитель с напряжением ╠5 В ≈ для питания УМ1 (U3 и U4 на рис. 6); выпрямитель стабилизированного напряжения ╠15 В ≈ для входных каскадов УН1 (см. рис. 5).

Трансформатор питания Т1 рассчитан на передачу мощности не менее 200 Вт.

Основные технические характеристики УМЗЧ с режимом А+

Номинальная выходная мощность, Вт, на нагрузке Rн = 8 Ом, не менее ...........100
Коэффициент гармоник при Рвых = 0...100Вт и Rн= 80м, %, не более в диапазоне 1... 1000 Гц ...............0,03
в диапазоне 1 ...20 кГц .....0,05
Входное сопротивление, кОм.........................30
Выходное сопротивление, Ом .........................0,3
Коэффициент усиления по напряжению, дБ...............26
Диапазон воспроизводимых частот, Гц, при неравномерности +0/-0.1 дБ . . .10...40000
Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс .......30
Отношение сигнал/шум, взвешенное по кривой А, дБ, не менее ................100

Детали и конструкция

В усилителе использованы детали отечественного производства: резисторы МЛТ либо С2-23, С2-33, С2-36 с отклонением не более ╠10%. Резисторы R11 и R12 (cm. рис. 6) ≈С5-16В с допустимым отклонением ╠2%. Выбор типа резисторов некритичен.

Разделительные конденсаторы С1 (см. рис. 6, 7) и С2, СЗ (см. рис. 6), С7 (см. рис. 7) ≈ пленочные К73-17. Конденсаторы емкостью 2,2 мкФ и блокировочные С10, С11 (см. рис. 6), С4, С5 (см. рис. 7) ≈ КМ-6 (группа ТКЕ ≈ Н90). В блоке питания применены конденсаторы серий К50-6, К50-35, К50-37 и КМ-6 (Н90). Конденсаторы К73-17 могут быть заменены любыми другими с аналогичными свойствами диэлектрика. Конденсаторы серии КМ ≈ на любые другие с малой индуктивностью. Транзисторы КТ3107Г и КТ3102ГМ ≈ соответственно на КТ3107 и КТ3102 с любой буквой или другие с соответствующей структурой проводимости при допустимых значениях Uкэ max > 20 В, Iк max > 20 мА, Pк max> 150 мВт, fт> 50 МГц.

Мощные транзисторы КТ9115А заменяемы другими ≈ КТ9115Б или аналогичным структуры р-n-р с допустимыми значениями UКэmax>150 В, IК max > 30 мА, Ркmax> 400 мВт, fT> 50 МГц. Вместо транзисторов КТ969А можно применить КТ940 с индексами А ≈ В или любой другой структуры n-р-n c Ukэ max > 150 В, I К max> 30 мА, Рк max> 400 мВт, fT > 50 МГц, вместо КТ850А ≈ КТ850Б или любой другой структуры n-р-n c UKэ max > 150 В, lK max > 2 А, Рк max> 10 Вт, fT> 5 МГц.

В выходном каскаде, кроме транзисторов КТ851А, пригодны КТ851Б или другие структуры p-n-p c UKэ max> 150 В, lк max > 2 А, РК max> 10 Вт, fT> 5 МГц; вместо КТ8101А ≈ КТ8101Б, КТ8101В или другие структуры n-p-n с допустимыми параметрами и Кэ max> 150 В, lK max> 10 А, Рк max > 100 Вт, fT > 5 МГц; вместо КТ8102А ≈ КТ8102Б или другие структуры р-n-р с параметрами иКэ max> 150 В, Iк max> ю А, Рк max> 100 Вт, fT 5МГц.

Диоды КД21ЗА заменяемы аналогичными с любым буквенным индексом, а также КД2997В, КД2998В или другими с Uобр max> 150 В, lcp> 3 A, fmax> 100 кГц.

Вместо АЛ307НМ можно установить любой светодиод с излучением в видимой части спектра.

Микросхемы ОУ КР140УД708 допустимо заменить другими с внутренней коррекцией, обеспечивающими необходимые параметры и сохраняющими стабильность при Кu = +1 без требований по скорости нарастания.

В качестве интегральных стабилизаторов на выходное напряжение +15 В можно использовать также КР142ЕН8Е или любой другой с lвых max> 1 А, на напряжение -15 В ≈ любой с Iвых max > 1 А.

Оптроны АОТ128В заменяемы аналогичными с индексами Б, Г либо АОТ127 с индексами А ≈ В или другими оптопарами светодиод-транзистор.

При выборе конструкции теплоотводов для транзисторов выходного каскада в УМ1 следует учитывать допустимый нагрев корпусов транзисторов до 100...110╟С без опасности уменьшения их эксплуатационной надежности. Это возможно вследствие значительного превышения предельно допустимой мощности рассеяния на коллекторе транзисторов по отношению к действующей. Теплоотводы при этом оказываются достаточно малых размеров и веса.

Достижение высокого отношения сигнал/шум (100 дБ и более) для УМЗЧ с режимом А+ зависит от амплитуды пульсаций напряжения источников питания G3 и G4 для УМ1 (см. рис. 3, 4), а также от выбора режима работы УМ, (тока покоя l0) и типов выходных транзисторов. При необходимости следует использовать стабилизацию этих напряжений с учетом максимального тока каскада при полной мощности в нагрузке.

Если требуемая мощность в нагрузке менее 100 Вт, достаточно уменьшить напряжения источников питания до соответствующего значения (см. таблицу в первой части статьи). При снижении напряжения питания для сохранения режимов работы по постоянному току нужно пропорционально уменьшить сопротивления резисторов R9, R23 в УН, (см. рис. 5) и R3 ≈ в УМ2 (см. рис. 7). Кроме того, следует увеличить R11 и R12 в УМ1 (см. рис. 6) для получения l0, соответствующего выходной мощности.

Рассмотрев примеры построения УМЗЧ с режимом А+ можно сформулировать следующие выводы.

1. УМЗЧ с режимом А+ имеет существенные преимущества перед УМЗЧ в обычном режиме А по КПД при сравнимом качестве звуковоспроизведения.

2. Конструкция УМЗЧ с режимом А+ может быть различной, в том числе с использованием готового УМЗЧ или любых других составляющих УН1, УМ1, УМ2. Предложенный вариант схемы отличается простотой и рассчитан на широкий диапазон изменения максимальной выходной мощности и применение более мощных полупроводниковых приборов.

3. Использование в системе звуковоспроизведения УМЗЧ с режимом А+ обеспечивает лучшее качество при применении "акустического" кабеля с соответствующими характеристиками.

ЛИТЕРАТУРА
5. Аналоговые интегральные схемы. Под редакцией Дж. Коннели. Пер. с англ. — М.:Мир. 1977, с. 101.
6. Лачинян С. Комбинированный УМЗЧ без общей ООС. — Радио, 2001, ╧ 4, с. 13.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 10 номер 2002 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.