Високоякісний транзисторний УМЗЛ. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Високоякісний транзисторний УМЗЧ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Підсилювачі потужності транзисторні

Коментарі до статті

Характерне транзисторне звучання (сухе, жорстке, непрозоре) зовсім необов'язково властиве транзисторним підсилювачам. Дійсно, більшість промислових розробок транзисторних УМЗЧ з коефіцієнтом гармонік менше 0,05% і смугою частот 20...20000 Гц звучать далеко не найкращим чином, при цьому вимагають значного підйому вищих частот.

Як приклад успішної розробки можна навести підсилювач [1], розроблений ще на зорі розвитку схемотехніки безтрансформаторних УМЗЧ. Підсилювач містить лише один каскад посилення за напругою за схемою із загальним емітером (ОЕ) і має спотворення близько 2% при вихідній потужності 2 Вт. Тим не менш, на вищих частотах він звучить досить чисто, прозорою деталізованою не вимагає їхнього підйому.

Як не парадоксально, але лампові підсилювачі з спотвореннями в 2 відсотки суб'єктивно звучать краще за транзисторні з коефіцієнтом гармонік 0,002%. Це пояснюється тим, що спектр гармонік у лампових підсилювачах значно вже й лише низького порядку, не вищий за третій, у той час як у транзисторних - аж до одинадцятого порядку.

Дуже важливою перевагою потужних ламп є рівність нулю часу розсмоктування носіїв та затримки включення при подачі напруги, що управляє. Крім того, вихідні характеристики тріода ідеальні для вихідного каскаду, що працює, як відомо, на комплексне навантаження (імпеданс). Близькими до тріод характеристиками володіє статичний індукційний польовий транзистор (СІТ) при подачі негативної напруги на затвор. Однак найбільш доступними для радіоаматорів, як і раніше, залишаються біполярні транзистори.

Розглянемо коротко основні причини виникнення спотворень підсилювачах на транзисторах.

Спотворення виникають у вихідному каскаді. Перехідні спотворення першого роду (типу сходинки) обумовлені сильно вираженою S-подібною формою характеристики передачі емітерних повторювачів. Шлях зменшення таких спотворень - збільшення струму спокою і глибини ООС.

Перехідні спотворення другого роду виникають через тимчасові затримки сигналу, викликаних процесом комутації, і призводять до спотворень в області переходу через нуль. Ці спотворення виникають через досить багато часу розсмоктування основних носіїв бази, а т.к. протягом цього часу ООС практично відсутня, попередні каскади розвивають повне посилення, що призводить до імпульсним викидам до напруги харчування. Спотворення цього можна зменшити, застосовуючи потужні вихідні транзистори з граничною частотою одиничного посилення 5 МГц і більше. Збільшення ООС у разі не допомагає.

Основні характеристики підсилювача:

Чутливість, В.......0,7
Вхідний опір, ко.......5,6
Номінальна вихідна потужність на навантаженні 4 Ом, Вт.......60
Коефіцієнт нелінійних спотворень, %.......0,02
Смуга ефективних частот, Гц за рівнем 0 - 0,5 дБ.......3...80 000
за рівнем 0 - 3 дБ.......1...120 000
без ланцюга R1.C2.......1...550 000
без ланцюга R1.C2 та ланцюга ООС.......до 85 000
Глибина ООС, дБ.......32
Відношення сигнал/шум, дБ.......96

Динамічні інтермодуляційні спотворення (ТІМ-спотворення) виникають на фронтах сигналів, де швидкість наростання сигналу перевищує максимально допустиму на виході підсилювача. Основною причиною цих спотворень є навантаження вхідних каскадів. Для виключення специфічних фазових спотворень смуга пропускання підсилювача повинна бути не менше ніж 250 кГц, що відповідає швидкості наростання вихідного сигналу близько 50 В/мкс. Для зменшення цього спотворень необхідний підсилювач з діапазоном робочих частот без ООС до 25 кГц і більше. Глибина ООС має бути понад 20...30 дБ. Спектр сигналу, що надходить на підсилювач потужності, слід обмежити, наприклад, пасивним фільтром з частотою зрізу близько 100 кГц.

Наступний вид спотворень обумовлений нелінійністю коефіцієнта передачі струму вихідних транзисторів h21е-f(Iк). А оскільки RBX = h21е-Кі (для каскаду із загальним колектором) є навантаженням підсилювача напруги з великим вихідним опором, коефіцієнт його посилення також змінюється в кілька разів протягом періоду вихідного сигналу, що в результаті викликає нелінійність амплітудної характеристики підсилювача в цілому. Для зменшення спотворень цього роду необхідно зменшувати вихідний опір підсилювача напруги або збільшувати вхідний опір вихідного каскаду, виконавши його за трикаскадною схемою Дарлінгтона, що небажано через збільшення часу перемикання і, внаслідок цього, зростання комутаційних спотворень. Докладніше про інші види спотворень можна прочитати у [6].

В основу розробки пропонованого підсилювача (рис.1) покладено концепції, викладені у [2] та [3].

(Натисніть для збільшення)

Схемотехнічні рішення запозичені з [4] та [5]. Живиться підсилювач від випрямляча з незаземленою середньою точкою, що унеможливлює вихід з ладу гучномовця від постійної складової вихідного каскаду. Важливою перевагою підсилювача, що інвертує, є повна відсутність синфазної складової у вхідному диференціальному каскаді. На відміну від підсилювача, що не інвертує, в цьому каскаді не виникають спотворення, викликані паразитною модуляцією напруги джерела струму на транзисторі VT2 і напруги колектор-емітер транзисторів VT1, VT3. Крім того, таке рішення має гарну схибленість по харчуванню, характерних клацань при включенні та вимиканні харчування не відбувається.

Знімання сигналу з диференціального каскаду симетричний, тобто. VT3, VT7, VT8 - ОЕ-ОК-ПРО; VT1, VT4, VT8 - ПРО-ОК-ОЕ. Це дозволяє отримати максимальний коефіцієнт посилення та великий коефіцієнт ослаблення синфазних складових (КОСО). Навантаженням підсилювача напруги на транзисторах VT7, VT8 з емітерними зв'язками є генератор струму на транзисторі VT11. Стабілізація вихідного опору виконана з допомогою резисторів R17, R18. Зміщення на вихідний каскад подається з генератора напруги транзисторах VT9, VT10. Струм спокою вихідних транзисторів виставляють в межах 50 -100 мА підбором резистора R21. Транзистор VT14 (VT15) здійснює детектування емітерного струму VT16 (VT17) і вимкнення (відсікання) вихідних транзисторів запобігається, таким чином, виключається ймовірність виникнення комутаційних спотворень. Захист вихідних транзисторів від перевантаження струмом виконано за допомогою діодів VD2.VD3.

На виході підсилювача підключений компенсатор Буше R29 С6, за допомогою якого імпеданс навантаження стає чисто активним.

Щоб уникнути появи інтерфейсних спотворень, акустичні системи (АС) необхідно підключати до підсилювача проводами якомога більшого перерізу.

Підсилювач виконаний на друкованій платі (рис.2). Розміщення деталей тут. Котушка L1 намотана на резистори R31 проводом ПЕВ-2 0,69 і містить 14 витків. Транзистори VT12, VT13 закріплені на ребристих радіаторах розміром 20×15×10. Транзистор VT5 може бути замінений на діод Д220 у прямому включенні.

Високоякісний транзисторний УМЗЛ

(Натисніть для збільшення)

Налагодження підсилювача зводиться до встановлення струму спокою вихідних транзисторів та встановлення половини напруги живлення на незаземленій середній точці. У разі використання стереофонічної пари підсилювачів до кожного каналу живлення підводять від окремого випрямляча.

Підсилювач випробовувався разом із підсилювачем-коректором [7] і показав хороші результати. Робота підсилювача вигідно відрізняється високою вірністю відтворення, що виявляється у підвищенні деталізації та прозорості звучання.

література:

В.Іванов "Безтрансформаторний УНЧ". "Радіо" №2/70, с.29-30.
І.Акулінічів. "УНЧ із синфазним стабілізатором режиму". "Радіо" №3/80, с.47.
І.Акулінічів "Про критичність живлення підсилювача потужності" "Радіо" № 11/84, с.33-35.
Патент Японії 60-23531, публ.24-126-85, с.73.
АС СРСР 1259472, публ.01-133-87, с.6
Н.Сухов. "До питання оцінки лінійних спотворень УМЗЧ". "Радіо" №5-7/89.
О.Петров. "Сучасний підсилювач-коректор"/ "Радіоаматор" №2/92, с.33-34.

Автор: А.Петров

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

Зсув під контролем 25.09.2006

Британські вчені вигадали датчик для контролю за зсувом ґрунту.

"Щороку сотні людей гинуть через раптові зсуви. А багатьох з них можна було б врятувати, якщо знати, що лихо трапиться найближчим часом. Навіть десяти хвилин цілком вистачить для евакуації мешканців будинку, що опинився в небезпеці. Саме такий сигнал швидкого лиха і подає розроблений нами прилад", - каже доктор Ніл Діксон з Університету Лоуборо (Велика Британія).

Прилад складається з увімкнутої у схил труби з датчиком, який здатний збирати інформацію про високочастотні звукові коливання. Зазвичай їх створюють глибинні частинки ґрунту, який раптово прийшов у рух. Датчик посилає інформацію на комп'ютер, і той розраховує параметри стабільності схилу. Якщо вона виявляється малою і зсув неминучий, система повідомляє про майбутнє лихо.

"Місця можливого зсуву, як правило, відомі. Встановлені на таких підозрілих схилах датчики і дозволять уникнути катастрофи: вчасно перекрити небезпечну дорогу або відвести мешканців у безпечне місце", - вважає Ніл Діксон.

Інші цікаві новини:

▪ Нано-термометр із ДНК

▪ Роутер D-Link DIR-2680 із вбудованим антивірусом

▪ Накопичувачі третього тисячоліття

▪ Система батарейного живлення для бездротового LTE-модуля NB-IoT

▪ Багатостатевий гриб

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Альтернативні джерела енергії. Добірка статей

▪ стаття Військові символи та ритуали. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Який із живих організмів є найбільшим? Детальна відповідь

▪ стаття Сумочник пастуший. Легенди, вирощування, способи застосування