Простий високоякісний УМЗЧ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Підсилювачі потужності транзисторні

 Коментарі до статті

Аналіз листів радіоаматорів, що відгукнулися на статтю [1], дозволив дійти таких висновків. По-перше (і це природно), всі висловлюються за створення простих у схемотехнічному відношенні підсилювачів потужності 3Ч (УМЗЧ); по-друге, чим простіше схема підсилювача, тим менш підготовлені радіоаматори беруться за його збирання; по-третє, навіть досвідчені конструктори нерідко ігнорують відомі правила монтажу, що призводить до невдач при повторенні УМЗЧ на сучасній елементній базі.

Виходячи зі сказаного, було розроблено УМЗЧ (див. рис. 1) на базі підсилювачів, описаних у [1, 2].

Рис.1 (натисніть , щоб збільшити)

Його основні особливості - використання ОУ в малосигнальному режимі (як і підсилювачі, описаному в [1]), що розширює смугу частот сигналів, що відтворюються без перевищення швидкості наростання вихідної напруги ОУ [3]; транзисторів вихідного каскаду - у схемі ОЕ, а передконечного - з розділеним навантаженням у ланцюгах емітерів та колекторів. Остання, крім очевидної конструктивної переваги - можливості розміщення всіх чотирьох транзисторів на загальному тепловідводі, дає певні переваги в порівнянні з вихідним каскадом, в якому включені транзистори за схемою OK [2].

Основні технічні характеристики УМЗЧ:

• Номінальний діапазон частот при нерівномірності АЧХ 2 дБ, Гц.......20...20 000
• Номінальна (максимальна) вихідна потужність, Вт, на навантаженні опором, Ом: 4.......30(42)
• 8.......15(21)
• Коефіцієнт гармонік при номінальній потужності, %, не більше, в номінальному діапазоні частот......0,01
• Номінальна (максимальна) вхідна напруга, В.......0,8(1)
• Вхідний опір, ко.......47
• Вихідний опір, Ом, не більше.......0,03
• Відносний рівень шуму та фону, дБ, не більше.......-86
• Амплітуда сплесків вихідної напруги при включенні та вимкненні УМЗЧ, В, не більше ... 0,1

ОУ DA1 живиться через тран-зистори VT1 ​​і VT2, які знижують напруги живлення до необхідних значень. Струми спокою транзисторів створюють падіння напруги на резисторах R8 і R9, достатні для забезпечення необхідної напруги зміщення на базах транзисторів VT3, VT4 та VT5, VT6. При цьому напруги усунення для транзисторів кінцевого каскаду обрані такими (0,35...0,4 В), щоб вони залишалися надійно закритими при підвищенні напруги живлення на 10...15% і перегріві на 60...80 °С. Знімаються вони з резисторів R12, R13, які одночасно стабілізують режим роботи транзисторів передконечного каскаду і створюють місцеві ООС струму.

Співвідношення між опорами резисторів R11 і R4 ланцюга ООС вибрано з умови отримання номінальної вхідної напруги, що дорівнює 0,8 В. Включення ланцюгів зовнішньої корекції та балансування ОУ для простоти на схемі не показано (про це буде сказано в розділі, присвяченому налагодженню підсилювача).

ФНЧ R3C2 і ФВЧ C3R10 з частотами зрізу в області 60 кГц запобігають роботі порівняно низькочастотних транзисторів VT3-VT6 на більш високих частотах, щоб уникнути їх пробою. Конденсатори С4, С5 коригують ФЧХ передкінцевого та кінцевого каскадів, запобігаючи їх самозбудження при невдалому монтажі.

Котушка L1 підвищує стабільність роботи УМЗЧ при значному ємнісному навантаженні.

УМЗЧ живиться від нестабілізованого випрямляча. Він може бути загальним для обох каналів стереопідсилювача, однак у цьому випадку ємність конденсаторів фільтра С8 і С9 необхідно збільшити вдвічі, а діаметр дроту вторинної обмотки Т1 трансформатора -в 1,5 рази. Запобіжники включають до ланцюга живлення кожного з підсилювачів.

Конструкція УМЗЧ може бути різною, проте деякі конструктивні особливості, від яких залежить успіх його повторення, мають бути обов'язково враховані.

Креслення друкованої плати та розміщення деталей одного каналу УМЗЧ наведено на рис. 2

Ріс.2

Довжина висновків деталей повинна бути не більше 7...10 мм (для зручності монтажу висновки ОУ DA1 вкорочують приблизно до 15 мм). В УМЗЧ необхідно використовувати керамічні конденсатори з номінальною напругою не менше 50 В. Плату можна закріпити на тепловідводі транзисторів кінцевого каскаду за допомогою стійок висотою 15...20 мм або в безпосередній близькості від нього, застосувавши для з'єднання кінцевого каскаду з будь-яким роз'ємний з'єднувач, наприклад МРН-22 (гнізда та штирі з'єднувача включають у точках 1-5). В останньому випадку опір резисторів R12 і R13 слід вибрати рівним 43... 47 Ом, а на розетці з'єднувача з підключеними до неї транзисторами VT5, VT6 встановити резистори такого ж опору R12' і R13' (це запобіжить вихід з ладу транзистора у з'єднувачі). Довжина провідників між платою та транзисторами кінцевого каскаду має бути не більше 100 мм.

Крім зазначеного на схемі, УМЗЧ можна застосувати ОУ К140УД6Б, К140УД7А, К544УД1А, проте коефіцієнт гармонік на частотах вище 5 кГц зросте в цьому випадку приблизно до 0,3%.

Транзистори передконечного каскаду розташовують на тепловідводі, зігнутому з пластини розмірами 70х35х3 мм (без урахування лапки з отвором діаметром 2,2 мм) з алюмінієвого сплаву, яку одним гвинтом М2Х8 з гайкою кріплять до плати для запобігання обриву впливу.

Транзистори кінцевого каскаду можна розташувати як у загальному кожному каналу УМЗЧ тепловідводі, і на тепловідводі, загальному обох каналів. У першому випадку їх закріплюють на тепловідводі та ізолюють останній від корпусу УМЗЧ, у другому - ізолюють транзистори, а тепловідведення може бути конструктивним елементом корпусу підсилювача. Для зменшення теплового опору корпусу транзистора - тепловідведення необхідно використовувати теплопровідну пасту. При використанні окремих (для кожного каналу) тепловідведення можна застосовувати транзистори в пластмасовому корпусі, які через малу площу металевих основ можуть перегріватися при поганому виконанні прокладок або нещільному тепловому контакті з тепловідведенням і надмірній кількості пасти в зазорі. Загалом для обох каналів тепловідведення доцільно встановлювати транзистори в металевому корпусі. Площа тепловідведення для одного транзистор має бути щонайменше 500 см2.

Велике значення має монтаж УМЗЧ, з'єднання каналів з джерелом живлення. Проводи живлення (+22, -22 і загальний) повинні бути можливо більш короткими (до кожного каналу вони повинні бути прокладені окремо) і досить великого перерізу (при максимальній потужності 42 Вт-не менше 1,5 мм2). Проводами такого ж перерізу мають бути підключені акустичні системи, а також ланцюги емітерів та колекторів транзисторів кінцевого каскаду до плати УМЗЧ.

Налагоджують УМЗЧ при відключеному кінцевому каскаді. Якщо для з'єднання частин УМЗЧ застосований роз'ємний з'єднувач, зручно скористатися технологічною розеткою, до якої приєднані тільки дроти живлення та вихід генератора 3Ч сигналів. При безпосередньому з'єднанні кінцевих транзисторів з платою УМЗЧ достатньо видалити перемички з припою з друкованих провідників ланцюгів їх баз і тимчасово припаяти останні до висновків емітерів.

Для балансування ОУ DA1 (якщо в цьому виникне необхідність) на платі передбачені отвори під підстроєний та постійні резистори або дротяні перемички для з'єднання висновків мікросхеми відповідно до схеми балансування для конкретного типу. Наприклад, для балансування ОУ К544УД2 його висновки 1 і 8 через резистор опором 62 ком з'єднують з висновком движка і одним з висновків резистивного елемента підстроєного резистора опором 22 ком. Вільний висновок цього резистора з'єднують дротяною перемичкою з виведенням 7 ОУ, а через резистор опором 75орез опором 5. підстроєного резистора опором 2 кОм.. Його вільний висновок підключають до виводу 544 ОУ через резистор опором 1 кОм, а до висновку 1 - дротяною перемичкою. через постійний резистор з виведенням 4.3, а перемичкою - з виведенням 1,5. Утім, балансування може і не знадобитися, тому ці деталі встановлюють лише при необхідності.

Налагодження починають з того, що вхід підсилювача замикають коротко, до виходу приєднують осцилограф, включений в режим максимальної чутливості, і коротко подають живлення. Якщо на виході немає змінної напруги, тобто відсутнє самозбудження, вимірюють режим роботи транзисторів VT3, VT4 і ОУ DA1 по постійному струму. Напруги живлення ОУ повинні лежати в межах +13,5...14 і -13,5...14 і бути приблизно однаковими (відхилення допустимо в межах 0,2...0,3 В). Падіння напруги на резистори R12 і R13 повинні дорівнювати 0,35 ... 0,4 В. Якщо ж вони значно (більш ніж на 10%) відрізняються від зазначеної величини, необхідно підібрати резистори R8, R9, стежачи за тим, щоб їх нові опори залишалися однаковими. Замінюють резистори при вимкненому живленні УМЗЧ. Орієнтовний опір резисторів для ОУ К544УД2А вказано на схемі. При використанні ОУ К544УД1А та К140УД6 за вихідне слід вибрати їх опір 680 Ом, а при використанні К140УД7 – 560 Ом.

Підібравши резистори R8, R9, вимірюють постійну напругу на виході УМЗЧ і якщо вона перевищує 20... 30 мВ, балансують ОУ DA1. Потім приєднують бази транзисторів VT5, VT6 до емітерів VT3, VT4 і, короткочасно включивши харчування, переконуються, що й у такому вигляді УМЗЧ не збуджується. Напруга шумів і фону змінного струму при замкнутому короткому вході не повинна перевищувати 1 мВ.

Далі до виходу УМЗЧ підключають резистор опором 16 Ом з потужністю-розсіювання 10...15 Вт, розмикають вхід УМЗЧ, підключають до нього налаштований на частоту 1 кГц генератор і поступово збільшуючи його сигнал до отримання навантаження напруги 13,5... 14, перевіряють симетричність обмеження позитивних і негативних напівхвиль синусоїди.

Мінімальної (у зазначених межах) постійної напруги на виході підсилювача домагаються за потреби остаточним балансуванням ОУ DA1. Після цього можна приступити до вимірювання основних характеристик УМЗЧ, навантаживши його номінальним навантаженням - опором резистором 4 або 8 Ом. Більш докладно особливості налагодження такого типу УМЗЧ описані в [З].

Слід, однак, врахувати, що спроба налагодити, а тим більше точно оцінити параметри УМЗЧ, зібраного без дотримання зазначених вище правил монтажу, не встановивши його на призначене для нього місце і не живлячи його від власного блоку живлення, не тільки не дасть бажаного результату, але може призвести до виходу з ладу транзисторів вихідного каскаду. До налагодження УМЗЧ та вимірювання його характеристик слід розпочинати тільки після повного завершення його конструкції. Простота підсилювача тільки здається. Не слід забувати, що у складі як ОУ DA1, так і УМЗЧ в цілому застосовані транзистори з максимальними частотами генерації 100...300 МГц, причому у вихідних каскадах - зі значними ємностями переходів, які здатні призвести до самозбудження навіть при здається відсутності ланцюгів зв'язку та навантажень достатньої величини. Незначна індуктивність дроту ланцюга емітера, паралельне розташування на значній довжині проводів ланцюгів бази і колектора можуть стати причиною самозбудження на високих частотах, що вкрай небезпечно для транзисторів каскадів. (Втім, це справедливо не тільки для описуваного пристрою, але і для УМЗЧ, зібраного за будь-якою іншою схемою.)

Характеристики УМЗЧ вимірюють за загальновідомими методиками з використанням відповідної вимірювальної апаратури. Для вимірювання окремих параметрів, значення яких лежать за межами можливостей серійних вимірювальних приладів (наприклад, малих нелінійних спотворень), можна використовувати методики, опубліковані в журналі "Радіо" (див., наприклад, [4]).

При вимірі коефіцієнта гармонік і відносного рівня шумів і перешкод слід пам'ятати про можливі наведення з боку мережі, теле- і радіопередавачів, телевізорів та інших радіоприладів через погане екранування з'єднувальних проводів, входу УМЗЧ і чутливих вимірювальних приладів, а також за відсутності їх з'єднання незаземлених корпусів один з одним. Іноді достатньо переставити в розетці вилку кабелю живлення одного з приладів або УМЗЧ, щоб отримати неправильний результат. До речі, не слід користуватися відомим зі старої аматорської практики способом перевірки УМЗЧ дотиком пальця до його вхідного ланцюга. Це може призвести до такого рівня високочастотних наведень, що вихідні транзистори вийдуть з ладу.

Розглянута схема може бути взята за основу під час створення УМЗЧ з різною вихідною потужністю. Для цього треба лише змінити низку елементів УМЗЧ та блоку живлення. Деякі рекомендації з цього приводу можна отримати з таблиці.

При будівництві УМЗЧ із вихідною потужністю приблизно 25 Вт частину елементів можна виключити (див. рис. 3).

Ріс.3

Як видно, замість резистора в ланцюзі неінвертованого входу ОУ DA1, з'єднаного із загальним проводом, тут застосований дільник з резисторів R1-R3, що дозволило відмовитися від середнього виведення вторинної обмотки мережного трансформатора Т1. Це дозволяє використовувати трансформатори з напругою вторинної обмотки 24...28 і забезпечує захист акустичної системи від виходу з ладу при проби одного з транзисторів кінцевого каскаду.

УМЗЧ за схемою на рис. 3 можна змонтувати на тій самій друкованій платі (див. рис. 2). У цьому випадку отвори під висновки резисторів R2, R5-R7 залишають вільними, резистори R8 і R9 впаюють безпосередньо в ланцюги живлення ОУ DA1, для чого отвори під висновки емітерів і колекторів транзисторів VT1, VT2 встановлюють дротяні перемички. При вихідній потужності менше 25 Вт в кінцевому каскаді можна використовувати транзистори серій КТ805 і КТ837 з будь-якими буквеними індексами.

Налагодження УМЗЛ за схемою рис. 3 не відрізняється від описаного вище.

література:

1. Гумеля Є. Якість та схемотехніка УМЗЧ. - Радіо, 1985 №9, с. 31-35
2. Rieder I. Abacus Rieder 60-120 - Funktcheu. 1986 №2. s. 39-41.
3. Гумеля Є. Якість та схемотехніка УМЗЧ. Радіо, 1986 №5. с. 43-46
4. Митрофанов Ю. Економічний режим А в підсилювачі потужності - Радіо 1986 № 9 с. 40-43

Автор: Є.Гумеля

Дивіться інші статті розділу Підсилювачі потужності транзисторні.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Імплантований стимулятор мозку 30.04.2024

В останні роки наукові дослідження в галузі нейротехнологій зробили величезний прогрес, відкриваючи нові обрії для лікування різних психіатричних та неврологічних розладів. Одним із значних досягнень стало створення найменшого імплантованого стимулятора мозку, представленого лабораторією Університету Райса. Цей новаторський пристрій, який отримав назву Digitally Programmable Over-brain Therapeutic (DOT), обіцяє революціонізувати методи лікування, забезпечуючи більше автономії та доступності для пацієнтів. Імплантат, розроблений у співпраці з Motif Neurotech та клініцистами, запроваджує інноваційний підхід до стимуляції мозку. Він живиться через зовнішній передавач, використовуючи магнітоелектричну передачу енергії, що виключає необхідність дротів та великих батарей, типових для існуючих технологій. Це робить процедуру менш інвазивною та надає більше можливостей для покращення якості життя пацієнтів. Крім застосування у лікуванні резист ...>>

Сприйняття часу залежить від того, на що людина дивиться 29.04.2024

Дослідження у галузі психології часу продовжують дивувати нас своїми результатами. Нещодавні відкриття вчених з Університету Джорджа Мейсона (США) виявилися дуже примітними: вони виявили, що те, на що ми дивимося, може сильно впливати на наше відчуття часу. У ході експерименту 52 учасники проходили серію тестів, оцінюючи тривалість перегляду різних зображень. Результати були дивовижні: розмір і деталізація зображень значно впливали на сприйняття часу. Більші і менш захаращені сцени створювали ілюзію уповільнення часу, тоді як дрібні та більш завантажені зображення викликали відчуття його прискорення. Дослідники припускають, що візуальний безлад чи перевантаження деталями можуть утруднити наше сприйняття навколишнього світу, що у свою чергу може призвести до прискорення сприйняття часу. Таким чином було доведено, що наше сприйняття часу тісно пов'язане з тим, що ми дивимося. Більші і менш ...>>

Випадкова новина з Архіву Процесор на базі двовимірного напівпровідника 11.11.2020 Швейцарські інженери розробили комп'ютерну мікросхему принципово нового типу, яка функції зберігання та обробки даних реалізує всередині єдиного двовимірного шару сульфіду молібдену. Це дозволить створювати більш компактні, швидкі та енергоефективні пристрої. До цього часу енергоефективність комп'ютерних мікросхем обмежувалася архітектурою фон Неймана, що використовується в даний час, в якій обробка і зберігання даних виконуються в двох окремих блоках. Це означає, що дані повинні постійно передаватися між двома пристроями, що потребує значної кількості часу та енергії. Інженери з Лабораторії нанорозмірної електроніки та структур Федеральної політехнічної школи в Лозанні (EPFL) розробили революційну технологію, в якій 2D-матеріал використовується для створення єдиної архітектури, що поєднує логічні операції з пам'яттю. Об'єднавши два блоки в єдиний напівпровідниковий шар, автори досягли значного зменшення енерговтрат, що особливо важливо для програм, заснованих на штучному інтелекті. Мікросхема виготовлена ​​з сульфіду молібдену MoS2 - двовимірного матеріалу, що складається з шару завтовшки всього три атоми. Інженери EPFL кілька років тому вивчили специфічні властивості MoS2 та виявили, що це чудовий напівпровідник, який чудово підходить для електронних програм. Вчені створили на його основі мікросхему на польових транзисторах із плаваючим затвором. Перевага цих транзисторів, які зазвичай використовуються у системах флеш-пам'яті фотоапаратів, смартфонів та комп'ютерів, у тому, що вони можуть утримувати електричні заряди протягом тривалого часу. Унікальні електричні властивості сульфіду молібдену роблять його особливо чутливим до зарядів, що зберігаються в польових транзисторах, що дозволило інженерам EPFL створити схеми, які працюють як запам'ятовуючі пристрої, так і як програмовані транзистори.

Інші цікаві новини:

▪ Акумулятор, що поглинає вуглекислий газ

▪ Світлодіоди на посадковій смузі

▪ Бездзеркальний фотоапарат Canon EOS M10

▪ Жінки чутливіші до стресу, ніж чоловіки

▪ Двоканальні ізольовані драйвери SiC MOSFET 2EDF0275F та 2EDS9265H

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Зарядні пристрої, акумулятори, батарейки. Добірка статей

▪ стаття Нести свій хрест. Крилатий вислів

▪ стаття Чому тривалість однієї з пісень Саймона та Гарфанкела вказана як 2:74? Детальна відповідь

▪ стаття Ліжковий багнет. Поради туристу

▪ стаття Монтаж електропроводок. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Стійки для апаратури домашнього кінотеатру Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024