Главная » Усилители
Призовой фонд
на декабрь 2018 г.
1. 1500 руб
Сайт Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Сайт Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Высококачественный экономичный усилитель мощности

Как известно, симметричные широкополосные оконечные усилители НЧ вносят минимальные искажения при всех уровнях выходной мощности. Один из наиболее совершенных вариантов высококачественного усилителя, обладающего указанными свойствами, был опубликован в [1]. Подробное описание этого усилителя можно найти также в [2]. Усилитель спроектирован на транзисторах дополнительной структуры и является симметричным и двухтактным от входа до выхода. На входе включен двойной дифференциальный каскад, а каждое из плеч выходной ступени представляет собой усилитель, охваченный отрицательной обратной связью (ООС) с коэффициентом передачи по напряжению больше единицы. Преимущества этих схемных решений подробно описаны как в указанных работах, так и на страницах журнала «Радио» [3, 4].

Зависимость максимальной выходной мощности
Рис.1 Зависимость максимальной выходной мощности, соответствующей коэффициенту гармоник 0,2 %, от сопротивления нагрузки (кривая 1) и от напряжения питания при сопротивлении нагрузки 7,7 Ом (кривая 2)

При испытаниях нескольких экземпляров усилителя, собранных по аналогичной схеме на отечественной элементной базе, выявился один недостаток — существенное уменьшение коэффициента использования напряжения питания (КИНП) при работе на низкоомную нагрузку *. А это влечет за собой необходимость увеличивать напряжение питания для получения заданной мощности, что приводит к снижению экономичности, ухудшению теплового режима выходных транзисторов и увеличению габаритов усилителя.За счет видоизменения выходного каскада и включения мощных транзисторов по схеме с общим коллектором авторам удалось увеличить КИНП примерно на 50 % и, попутно, на 35 % снизить выходное сопротивление усилителя при сохранении остальных характеристик.

Описываемый ниже усилитель пригоден для усиления мощных звуковых сигналов в составе звуковоспроизводящих установок высокого класса, а также для использования в качестве мощного широкополосного , операционного усилителя.

Основные технические характеристики усилителя
Номинальная (синусоидальная) выходная мощность, Вт, при сопротивлении нагрузки, Ом:
8 ........................... 48
4 ............................60
Диапазон воспроизводимых частот при неравномерности АЧХ
не более 0,5 дБ и выходной мощности 2 Вт, Гц . . . . 10...200000
Уровень нелинейных искажений при номинальной выходной мощности в диапазоне 20...20000 Гц, % ........ 0,05
Номинальное входное напряжение (действующее значение), В 0,8 Входное сопротивление, кОм . . . . . . . . . . . . . 47
Выходное сопротивление, Ом........................ 0,02

Параметры измерены при питании усилителя от стабилизированного источника ±31,5 В. При использовании нестабилизированного источника для сохранения характеристик напряжение питания следует увеличить на 1...3 В в зависимости от емкости конденсаторов фильтра. Необходимо отметить, что для уровня нелинейных искажений указано верхнее граничное значение, обусловленное возможностями имевшейся у авторов измерительной аппаратуры.

Измерялось также время установления переходной характеристики при подаче на вход перепада напряжения с длительностью фронта 0,1 мкс. Для выходной амплитуды 10 В оно оказалось равным примерно 1 мкс, причем выбросы на плоской части составляли не более 15'%. На рис. 1 представлены зависимости максимальной выходной мощности, соответствующей коэффициенту гармоник 0,2 %, от сопротивления нагрузки RH при стабилизированном питании ±31,5 В (кривая L), а также от напряжения питания при RH 7,7 Ом (кривая 2).
Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 2. Входной каскад представляет собой два дифференциальных усилителя (включенных параллельно), выполненных на транзисторах VT1, VT3 и VT2, VT4 дополнительной структуры. Генераторы тока на транзисторах VT5, VT6 обеспечивают стабильность значений (около I мА) суммарных эмиттерных токов дифференциальных пар, а также развязку по цепям питания. Сигнал на выходной усилитель подается с управляемых генераторов тока (VT7, VT8), которые работают противофазно. Такое включение увеличило ток «раскачки» в два раза, снизило нелинейные искажения и улучшило частотные свойства; усилителя в целом.

Принципиальная схема усилителя

Каждое из плеч симметричного выходного усилителя выполнено по схеме Дарлингтона. Оно представляет собой трехкаскадный уси-литель (в двух каскадах транзисторы включены по схеме с общим эмиттером ив одном — с общим коллектором). Усилитель охвачен частотно-зависимой ООС, Определяющей его коэффициент передачи по напряжению, который в звуковом диапазоне близок к трем. Так как сигнал обратной связи, снимаемый с резистора R39 (R40), пропорционален изменениям тока выходного транзистора, то дополнительно осуществляется довольно жесткая стабилизация рабочей точки этого транзистора; Напряжение смещения выходной ступени определяется сопротивлением перехода коллектор — эмиттер транзистора VT9 и регулируется резистором R24. Напряжение смещения термостабилизировано диодом VD4, который закреплен на теплоотводе одного из мощных транзисторов.Общая ООС по постоянному току через резистор R33 стабилизирует режим всех каскадов и приближает выходной потенциал к входному, который равен нулю. Цепочка R17C5 уменьшает глубину ООС по переменному току, преобразуя усилитель в активный фильтр с коэффициентом передачи около 27 дБ.

Печатная плата усилителя

Элементы коррекции R16, С4, С6 —С11 обеспечивают устойчивость усилителя и выравнивают его АЧХ. Пассивный фильтр низких частот R2C1 предотвращает попадание на вход радиочастотных сигналов. Цепочка C12R45L1R47 компенсирует реактивную составляющую сопротивления нагрузки. На транзисторах VT12 и VT13 собран узел защиты выходных транзисторов от перегрузок по току и напряжению. Резистор R1 позволяет при необходимости ограничить выходную мощность в соответствии с уровнем сигнала от предварительного усилителя и возможностями применяемого громкоговорителя.

Усилитель смонтирован на печатной плате (рис. 3) размерами 142X72 мм, изготовленной из двухсторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Со стороны деталей (рис. 4) фольга оставлена в виде сплошного «земляного» поля. Вокруг отверстий для выводов деталей в радиусе 1,5...2,5 мм фольга удалена.
Вне платы размещены предохранители FU1—FU3, транзисторы VT16, VT17, которые закреплены на тепло-отводах площадью не менее 1000 см2, и диод VD4. Кроме того, резистор R1 можно ащрепить на передней панели, с тем чтобы была возможность оперативной регулировки максимальной выходной мощности.

Расположение деталей усилителя на печатной плате

Помимо указанных на схеме в усилителе можно использовать и другие маломощные высокочастотные кремниевые транзисторы, например КТ342А, КТ342Б и КТ313Б, КТ315 и КТ361 (с индексами от В до Е). Транзисторы VT14 и VT15 (возможная замена —КТ816В, КТ816Г и КТ817В, КТ817Г или КТ626В и КТ904А) снабжены ребристыми теплоотводами размерами 23Х Х25Х12 мм. В качестве выходных можно применить транзисторы КТ818ГМ и КТ819ГМ, которые позволяют при повышении напряжения питания (см. рис. 1) получать мощности свыше 70 Вт.

Стабилитрон VD1 может быть также Д816Г или 2С536А, VD2, VD3 —КС147А (при соответствующей коррекции сопротивлений резисторов R11 и R14).

В качестве подстроечных использованы резисторы типа СП5-3. Резисторы R39, R40, R46, R47 изготовлены из высокоомного провода диаметром 0,8 мм, резисторы R35, R38, R45, R47 — МОИ, остальные — МЛТ. Дроссель L1 намотан на резисторе R47 проводом ПЭВ-2 0,8 в один ряд до заполнения корпуса резистора. Конденсатор С2 —ЭТО или К50-6, С5 —К50-6, остальные — КМ.

Налаживание усилителя сводится к следующему. Сначала, не подключая мощных транзисторов, к выходу усилителя подсоединяют эквивалент нагрузки и, плавно увеличивая напряжение питания, по отсутствию бросков потребляемого тока или значительному падению напряжения на нагрузке убеждаются в правильности монтажа. После этого подключают выходные транзисторы и резистором R18 устанавливают на выходе напряжение, близкое к нулю (не более 10 мВ), а резистором R24 — ток покоя на уровне 15...25 мА.

В заключение отметим, что применение в данном усилителе сравнительно большого числа транзисторов компенсируется его технологичностью. Использованные схемные решения, наличие местных ООС обеспечивают получение высоких характеристик и их хорошую воспроизводимость без тщательной наладки. При этом практически не требуется предварительного отбора транзисторов. Благодаря оптимальному использованию напряжения питания и малому току покоя усилитель экономичен. А возможность получения широкого диапазона максимальных выходных мощностей на нагрузках от 4 до 15 Ом за счет изменения напряжения питания (при этом дополнительно может понадобиться подбор резисторов R21 и R25 с тем, чтобы токи через них были в пределах 10...20 мА) обеспечивает универсальность применения данного усилителя.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
VT1, VT3, VT5, VT7, VT11, VT12 Биполярный транзистор
КТ3107Б
6 Поиск в Utsource В блокнот
VT2, VT4, VT6, VT8-VT10, VT13 Биполярный транзистор
КТ3102А
7 Поиск в Utsource В блокнот
VT14 Биполярный транзистор
КТ814Г
1 Поиск в Utsource В блокнот
VT15 Биполярный транзистор
КТ815Г
1 Поиск в Utsource В блокнот
VT16 Биполярный транзистор
КТ819Г
1 Поиск в Utsource В блокнот
VT17 Биполярный транзистор
КТ818Г
1 Поиск в Utsource В блокнот
VD1 Стабилитрон
КС539Г
1 Д816Г или 2С536АПоиск в Utsource В блокнот
VD2, VD3 Стабилитрон
КС156А
2 КС147А (с заменой R11 и R14)Поиск в Utsource В блокнот
VD4 Диод
КД513А
1 Поиск в Utsource В блокнот
C1 Конденсатор120 пФ1 Поиск в Utsource В блокнот
C2 Электролитический конденсатор200 мкФ 50 В1 Поиск в Utsource В блокнот
C3, C6, C10-C12 Конденсатор0.1 мкФ5 Поиск в Utsource В блокнот
C4 Конденсатор220 пФ1 Поиск в Utsource В блокнот
C5 Электролитический конденсатор200 мкФ 6 В1 Поиск в Utsource В блокнот
C7, C9 Конденсатор1000 пФ2 Поиск в Utsource В блокнот
C8 Конденсатор62 пФ1 Поиск в Utsource В блокнот
R1 Переменный резистор10 кОм1 СП5-3Поиск в Utsource В блокнот
R2, R4, R12, R13, R16, R22 Резистор
1 кОм
6 0.25 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R3 Резистор
47 кОм
1 0.25 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R5, R6, R9, R10 Резистор
100 Ом
4 Поиск в Utsource В блокнот
R7, R8 Резистор
10 кОм
2 0.25 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R11, R14 Резистор
4.7 кОм
2 0.25 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R15 Резистор
4.7 кОм
1 0.5 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R17 Резистор
100 Ом
1 0.25 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R18 Переменный резистор680 Ом1 СП5-3Поиск в Utsource В блокнот
R20 Резистор
1.5 кОм
1 0.25 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R21, R25 Резистор
820 Ом
2 1 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R23 Резистор
330 Ом
1 0.25 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R24 Переменный резистор330 Ом1 СП5-3Поиск в Utsource В блокнот
R26, R28, R29, R31 Резистор
1 кОм
4 0.5 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R27, R30 Резистор
220 Ом
2 0.5 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R32-R34 Резистор
2.2 кОм
3 0.5 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R35, R38 Резистор
5.1 Ом
2 МОИ, 0.5 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R36, R37 Резистор
100 Ом
2 0.5 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R39, R40 Резистор
0.4 Ом
2 Из высокоомного провода 0.8 ммПоиск в Utsource В блокнот
R41, R42 Резистор
12 кОм
2 0.25 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R43, R44 Резистор
150 Ом
2 0.25 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R45, R47 Резистор
10 Ом
2 МОИ, 1 ВтПоиск в Utsource В блокнот
R46, R48 Резистор
0.1 Ом
2 Из высокоомного провода 0.8 ммПоиск в Utsource В блокнот
L1 Катушка индуктивности1 ПЭВ-2 0.8 мм на весь корпус резистора R47Поиск в Utsource В блокнот
FU1, FU3 Плавкий предохранитель3 А2 Поиск в Utsource В блокнот
FU2 Плавкий предохранитель2 А1 Поиск в Utsource В блокнот
Радиатор1 Для VT16, VT17Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:

none Опубликована: 2005 г. 0 1
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (15) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Dania #
Сделал недавно этот усилок и доволен. Очень качественный, рекомендую.На 4-ох омну нагрузку мощьность достигает 100 вт. Питание увеличил до 40 В, а выходные транзисторы заменил на кт8101 и 8102. Всё работает отлично. =)
Ответить
0
Sven #
Коэффициент усиления будет лучше в 1.66 раз - примерно.
Ответить
0
Роман #
Интересут несколько вопросов:

1) При питании В±42В какую мощность будет развивать данный усилитель на 4 Ома и на 8 Ом?

2) Какие модификации нужно произвести для того, чтобы питать его от В±42В?
Ответить
0
Александр #
Если у кого-нить есть печатка, выложите пожалуйста
Ответить
0
norse #
А на рис.3 что по вашему?
Ответить
0
Pavel #
Уважаемый Dania, подскажите пожалуйста, не было ли у вас самовозбуждения усилителя, при подаче сигнала на вход? Не убирали ли вы конденсатор из обратной связи С8?
Ответить
0
Вадим #
А как она звучит? Бас хороший? Если можно, выложите фото готового усилителя.
Ответить
0
Сергей #
Подскажите +- 32 В это двухполярное питание по 16 вольт на плечо или по 32 В на плечо?
Ответить
0
prishelez1 #
Вот печатка ,если кому надо.
Прикрепленный файл: usilok_.lay6
Ответить
0
alsh0907 #
Схема почти один в один как ланзар, есть только небольшие улучшения, такие как источники тока в дифкаскадах, ну и ВК немного изменен.
Ответить
0
Змей #
Собрал и я сие чудо. Повторяемость - с первого раза заработал, печатку сам нарисовал в лаюте5, кому нужно пишем на почту. Звук порадовал, жена говорит более глубокий, качественнее чем на TDA 7293, ну это понятно. Подключал на колонку Электроника С-30, полную мощность не включал, соседи позвонили в дверь )) Вопрос господа, на транзисторы 814, 815 вы вешали радиаторы ? И какое охлаждение использовали для выходников?
Ответить
0
Сергей #
Есть у кого ни будь адаптированная к современным деталям печатка? Выложите пожалуйста.
Ответить
0
qartz90 #
Вопрос к модераторам, могу ли я прикрепить к этой статье печатку? Имею срисованную плату с поправленными диаметрами отверстий. Я не жадный.
Ответить
0
talibanich #
Нажимаете кнопку "Выбрать файлы" под комментом и прикрепляете. Не вижу проблем
Ответить
0
qartz90 #
Пользуйтесь. В архив положил файл multisim 14 , мож кому интересно будет . элементная база взамен 3102,3107 импорт 2N5401 2N5551 BD139 BD140. транзиля входят в посадочные отверстия как и советские 3102 3107 У меня в стоке получилось чистого неискаженного синуса 9.4 Вт на 4 Ом... мож не так замерил конечно ... но в симуляции нужно изменять R43R44 (по схеме на меньший номинал для большей неискаженной мощности)
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Печатная плата для усилителя "LM3886 + AD825"
Печатная плата для усилителя "LM3886 + AD825"
Автомобильный GPS-трекер с GSM/GPRS и дистанционным управлением Raspberry Pi 2
вверх