Представляю третье поколение студийного усилителя класса ЭА. Относительно первого поколения и промежуточного тестового второго схема претерпела изменения во входной части и в цепи ее питания. Так-же изменена элементная база и номиналы выходного каскада.
Характеристики:
- Линейный диапазон рабочих частот с отклонением не более 1дБ: 20Гц-30кГц
- Номинальная выходная мощность одного канала: 80 Вт
- Максимальная выходная мощность одного канала: 100 Вт
- Сопротивление нагрузки: 4-8 Ом
- Коэффициент гармонических искажений: 0.01%
- Отношение сигнал/шум: 95дБ
- Чувствительность: 2.5В~80Вт на 8Ом
- Коэффициент демпфирования: 200-300
- Максимальная скорость нарастания: 48 В/мкс
- Напряжение питания: +-33В
Схема
На схеме входная часть - C1, C2, R1, R2. Далее дифференциальный усилитель на ОУ OP1. Питание ОУ поступает через резисторы R7 и R10, ограничивается стабилитронами VD1 и VD2 и шунтируется конденсаторами С5 и С6 по НЧ, С7 и С8 по ВЧ. Цепочкой R3, C3, R4, C4 образована обратная отрицательная связь. Далее каскад тока покоя и термостабилизации на VT1, резисторами R5 и R6 задается рабочая точка. После него каскад УН(усилитель напряжения) на VT2 и VT3, эмиттеры которых подключены к общему через R11 и R12, и на которые заведены напряжения через R14 и R15 с выходных резисторов R17 и R18, вместе с нагрузкой работающих как токовый шунт относительно общего. Выходной каскад собран на VT4 и VT5, базовый ток которых ограничен резисторами R13 и R16. На выходе усилителя стандартная цепочка цобеля R19, C13. По питанию стоят шунтирующие конденсаторы C10 и С11 по ВЧ, С12 и С14 по СЧ.
Как это работает
Сигнал с входного разъема проходит через разделительный конденсатор С1 и поступает на делитель R2- R1 и уже с них на не инвертирующий вход ОУ ОР1. Конденсатор С2 шунтирует вход и подавляет ВЧ помехи.
На графике выше можно увидеть форму сигнала на входе усилителя (синий), а так-же на базах VT2 (красный) и VT3 (зеленый).
Эта разность на базах транзисторов после усиления ими позволяет избавится от эффекта ступеньки и зависит от тока покоя, который задается транзистором VT1. Чем больше открыт VT1, тем меньше ток покоя. Это происходит благодаря тому что VT1 соединяя базы транзисторов VT2 и VT3 при открытии притягивает их друг к другу, то-есть напряжение на каждой базе становится более приближенным к эмиттеру, а значит транзистор постепенно закрывается. Напряжение на базе VT1 формируется делителем R5-R6, на который поступает с полюсов питания через резисторы R8 и R10.
На графике выше сигнал на входе ОУ (зеленый), на базе транзистора VT4 (синий), VT5 (красный) и сигнал на выходе усилителя (фиолетовый).
С транзисторов VT2 и VT3 сигнал поступает на базы VT4 и VT5 через ограничительные резисторы R13 и R16. В эмиттерных цепях VT2 и VT3 относительно общего стоят 2 резистора R11 и R12, при помощи которых через R14 и R15 задается отрицательная обратная связь по току, где шунтом являются R17 и R18. Именно эта обратная связь задает усилителю класс ЭА. Чем больше выходная мощность, тем меньше ток покоя. Это значит что на малых мощностях и сигналах усилитель работает в классе А, а с ее увеличением переходит в класс АБ.
Обратная связь образована цепочкой R3 и С3 а так-же R4 и C4, где R3 задает общую обратную связь по напряжению, а С3 урезает верхний диапазон для предотвращения самовозбуждения усилителя, нижняя часть делителя работает только с переменной частью сигнала за счет конденсатора C4. Это устанавливает относительно постоянного тока бо'льшую обратную связь, и ее большие значения во время простоя усилителя.
Усилитель хорошо выдерживает коротковременные КЗ в нагрузке за счет токовой обратной связи. При КЗ транзисторы выходного каскада хоть и работают в нештатном режиме, но цепочка токовой ООС уменьшает выходную мощность достаточно, чтобы транзисторы не сгорели сразу, они скорее выйдут из строя ввиду перегрева. Схеме так-же совершенно безразлично включение без нагрузки, в отличии от некоторых усилителей. Таким образом схема имеет повышенную надежность.
Еще раз о характеристиках
На графике ниже виден частотный диапазон для данных номиналов, он составляет 30Гц-25кГц на ровном участке, или 20Гц-40кГц при отклонении не более 1 Дб.
Скорость нарастания была вычислена путем умножения скорости нарастания ОУ на коэффициент усиления УНа и и выходного каскада. И в отличии от некоторых авторов, она реальна (Автор ОМ2 накрутил эту цифру до 228В/мкс), у большинства серийных усилителей этот показатель не превышает 15-20В/мкс по данным производителей.
Все данные получены путем моделирования и математического расчета. На практике усилитель имеет чистое детальное звучание и упругие низы.
Настройка
Правильно собранный усилитель в настройке не нуждается. Но все-же. Ток покоя подбирается соотношением резисторов R5 и R6, и составляет целых 200мА (класс А все таки) без сигнала на входе (далее как сказано выше - работает токовая ООС). На ОУ должно быть стабильно +-15В. Коэффициент усиления зависит от делителя на входе и номинала резистора обратной связи.
Конструктивные требования
Все транзисторы усилителя должны быть установлены на один радиатор площадью не менее 1600см2 . Питание усилителя минимум +-30В, максимум +-60В. Номинальное +-35В.
Транзисторы необходимо монтировать на радиатор пользуясь изолирующей термоподложкой и термопастой. Осторожнее при креплении платы через штатные отверстия - один человек уже замкнул и спалил так дорожки.
Печатная плата
Печатная плат имеет размеры 50х100мм. Плата двухсторонняя. Крайне рекомендуется использовать заводские печатные платы ввиду плотного монтажа, не позволяющего высококачественно припаять выводы на верхний слой, а так-же наличие переходных отверстий в питающих цепях.
Фото устройства
На фото выше усилитель версии 1.1. Ниже усилитель версии 1.2
Зеленные платы были заказаны на предоставляемом сайтом сервисе, кнопку которого вы можете найти ниже.
Так-же одна из версий усилителя была оформлена в корпус как готовое решение.
К статье прилагается проект в MicroCap 8. Запустив симуляцию вы можете изучить происходящие в схеме процессы подробнее, а так-же посмотреть как схема будет себя вести при других номиналах.
Список радиоэлементов
Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
---|---|---|---|---|---|---|
OP1 | Операционный усилитель | TL081 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
VT1 | Биполярный транзистор | BD139 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
VT2 | Биполярный транзистор | MJE15032 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
VT3 | Биполярный транзистор | MJE15033 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
VT4 | Биполярный транзистор | 2SA1943 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
VT5 | Биполярный транзистор | 2SC5200 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R1, R2 | Резистор | 22 кОм | 2 | 0.25W | Поиск в магазине Отрон | |
R3, R8, R9 | Резистор | 20 кОм | 3 | 0.25W | Поиск в магазине Отрон | |
R4 | Резистор | 1 кОм | 1 | 0.25W | Поиск в магазине Отрон | |
R5 | Резистор | 6.8 кОм | 1 | 0.25W | Поиск в магазине Отрон | |
R13, R16 | Резистор | 51 Ом | 2 | 0.25W | Поиск в магазине Отрон | |
R6 | Резистор | 10 кОм | 1 | 0.25W | Поиск в магазине Отрон | |
R7, R10 | Резистор | 1.2 кОм | 2 | 1W | Поиск в магазине Отрон | |
R11, R12 | Резистор | 68 Ом | 2 | 2W | Поиск в магазине Отрон | |
R14, R15 | Резистор | 630 Ом | 2 | 2W | Поиск в магазине Отрон | |
R17, R18 | Резистор | 0.22 Ом | 2 | 2W | Поиск в магазине Отрон | |
R19 | Резистор | 10 Ом | 1 | 2W | Поиск в магазине Отрон | |
C1 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | Пленочный | Поиск в магазине Отрон | |
C2 | Конденсатор | 100 пФ | 1 | Керамический | Поиск в магазине Отрон | |
C3 | Конденсатор | 20 пФ | 1 | Керамический | Поиск в магазине Отрон | |
C4 | Конденсатор | 100 мкФ | 1 | Неполярный | Поиск в магазине Отрон | |
C5, C6 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
C7, C8 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 2 | Керамический | Поиск в магазине Отрон | |
C9, C10. C11, C13 | Конденсатор | 100 нФ | 4 | Пленочный | Поиск в магазине Отрон | |
С12, C14 | Электролитический конденсатор | 330 мкФ | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
VD1, VD2 | Стабилитрон | 15В | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- AMP1_2.rar (67 Кб)
- Усилитель 1_2.lay (224 Кб)
Комментарии (56) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
[Автор]
Чем измерены заявленные искажения 0.01%?
В каком диапазоне частот измерялись искажения?
Где можно увидеть графики зависимостей искажений от частоты усиливаемого сигнала и от выходной мощности?
Неплохо было бы увидеть спектр гармоник...
[Автор]
И второй момент - если цифра прикидочная, то зачем её указывать в ТТХ конструкции?
[Автор]
5% - эта цифра с закрытых тестов конкурирующих фирм, и означает общие искажения, включая вносимые акустикой.
Цифра прикидочная в худшую сторону - это значит что этот показатель на практике не хуже указанного.
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Делитель на входе призван подогнать сигнал под необходимый диапазон чувствительности. С9 помогает переменной составляющей на базах выходников быть одинаковой. Питание не от цепи +-15 для того чтобы не напрягать ее, пусть операционник останется единственным потребителем.
Ещё момент, на 4 Ома у Вашей схемы будут большие искажения даже на средней мощности, думаю где-то 1% не меньше, а может и больше в случаи разброса выходных транзисторов, что бы этого избежать нужно добавить ещё как минимум один каскад с ОК.
[Автор]
На 4 Ома усилитель звучит так-же как на 8, достаточно глубокая первая ООС и токовая вторая зависящая от нагрузки для того и служат - чтобы убрать малейшие искажения.
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Сколько в вашем почтиусилителе в режиме А?
Собери худа и посмотри как он "сгорает" при увеличении мощности в нагрузке просто пощупав руками.
Твои домыслы о работе этого в режиме экономичный А - тебе же говорят- бред. Мнение о предыстории данной схемотехники: http://geokrilov.com/bragin.html
[Автор]
Брагина собирал в момент выхода статьи, какое-то время играл дома до замены на нормальный усилитель. Чудес не бывает, тот-же худ на 4-х транзисторах в классе А, переиграет не смотря на заумность данного проекта.
В ссылке дан пример схемотехники, выкинь лишнее, получишь улучшение параметров без изменения печатки.
Собери, прослушай, сравни и измерь, и только потом пиши о результатах.
Да, и обычно пишут откуда ноги растут.
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Есть много конструкций выдающих такие параметры, и их собрать легче и дешевле.
А если упор идет на режим работы, так не судите о нем лишь по моделированию, проведите замеры, развивайте своей проект!
Резисторы R17 и R18 никакие не токовые шунты. Это просто последовательно включенные с нагрузкой сопротивления. ОООС их просто компенсирует и всё. Для чего они нужны, не понятно. Падения напряжения на них никак схемой не отслеживаются. Их просто надо убрать.
Или что-то я не понимаю объясните