Главная » Усилители
Призовой фонд
на август 2022 г.
1. 1000 руб
Сайт Паяльник
2. Мультиметр ANENG M118A
Сайт Паяльник
3. 100 руб.

Похожие статьи:


Усилитель мощности - TIPok x1 [2022]

TIPok x1

Введение. Усилитель мощности, речь о котором пойдет в данной статье, является идеологическим наследником усилителей мощности - ПУБЛП и Падик. Как и прежде, основной задаче при разработке схемы усилителя, было получение максимально высоких качественных параметров при минимальном количестве используемых деталей и "без лишних понтов". Кроме этого, немаловажное внимание было уделено конструктивному исполнению авторской печатной платы, при создании которой, автор стремился минимизировать количество транзисторов требующих установки на радиатор. Для достижения последнего, пришлось отказаться от мощного предвыходного каскада и применить составные биполярные транзисторы в выходном каскаде усилителя. По соотношению цена/параметры и по доступности, наиболее подходящими составными биполярными транзистора для выходного каскада УМЗЧ, является комплементарная пара транзисторов - TIP142/TIP147. Взглянув на названии усилители и наименование модели транзисторов выходного каскада, становится понятно, от чего произошло название усилителя описанного в данной статье.

Схема. Усилитель построен по ставшей уже классической трехкаскадной топологии: дифференциальный каскад, усилитель напряжения и выходной каскад. Схема усилители ТИПок, по своей сути, является упрощением схемы усилителя Only Music 2.7. Основных отличий - три: отсутствие каскода в дифференциальном каскаде, упрощенные генераторы стабильного тока первого и второго каскадов, выходной каскад с составными выходными транзисторами. 

Схема усилителя TIPok x1

Подробно описывать данную схему не имеет никакого смысла, поскольку аналогичные схемы ранее описывались автором в других статьях посвященных УМЗЧ. Остановимся лишь на отдельных моментах не описанных ранее. На входе усилителя предусмотрено место для установки двух типов конденсаторов - пленочного и керамического в исполнении для поверхностного монтажа (SMD). Автором был установлен лишь один из них - SMD керамика. Как показали объективные измерения, керамический конденсатор отлично показал себя на входе усилителя. Однако автор оставил возможность установить на вход пленочный конденсатор, в этом случае, керамический конденсатор устанавливать не нужно. В качестве источника опорного напряжения, в генераторах стабильного тока первых двух каскадов, применена диодная сборка BAV99, включающая в себя два диода включенные последовательно. Данное решение оказалось очень удобным и эффективным в плане уменьшения габаритов печатной платы. Для защиты от насыщения усилителя напряжения, применена цепочка LED1 и R36. При начале ограничения выходного напряжения (клипинге), светодиод LED1 зажигается. Усилитель напряжения построен по каскодной схеме. Первый транзистор усилителя напряжения (VT15) - составной, что позволило значительно повысить усиление этого каскада. Вместо составного транзистора (VT15), допускается установка одинарного (не составного) биполярного транзистора, с ухудшением объективных технических характеристик всего усилителя. Выходной каскад - тройка. Первый каскад построен на транзисторах VT3 и VT11, второй и третий каскады, объединены общим корпусом составных транзисторов VT4 и VT12. Элементы схемы C8 и C18 (по умолчанию - не устанавливаются) - предназначены для организации альтернативного варианта коррекции усилителя. Альтернативные варианты коррекции не показали значительного улучшения объективных технических характеристик усилителя, поэтому эти варианты коррекции были отброшены в пользу более простой и эффективной коррекции - C15 и C6. Конденсатор C20 предназначался для замыкания R37 по переменному току и соответствующего повышения усиления на высоких частотах, однако и это решение значительного положительного эффекта не дало (в данной конкретной схеме), поэтому от него так же было решено отказаться. Делители напряжения на резисторах R4 и R10, R33 и R30, предназначались для удержания в надежно закрытом состоянии диодов токовой защиты - VD3 и VD6. В процессе измерений оказалось, что наличие данных резистивных делителей, значительно повышает нелинейные искажения, а сами диоды и без того надежно заперты до момента срабатывания токовой защиты. Ввиду выше написанного, все элементы с пометкой "n.c." - устанавливать не требуется. На этом о схеме усилителя - все. 

Технические характеристики. Приведенные далее объективные технические характеристики измерялись при питании усилителя от двухполярного, линейного источника питания, с выходным напряжением +/- 45 В. Сразу нужно отметить, что не рекомендуется питать данный усилитель напряжением более чем +/- 40 В, так как максимально допустимое напряжение выходных транзисторов TIP142/147 - 100 В. Напряжение питания +/- 45 В допускается только в крайнем случае и только при работе на нагрузку с сопротивлением от 8 Ом и более. Для усилителя, работающего на нагрузку 4 Ом или универсального усилителя 4-8 Ом, оптимальное напряжение питания +/- 35 В. Нелинейные и интермодуляционные искажения измерялись с использованием компьютерной программы RMAA 6.2.5, в качестве измерительных ЦАП и АЦП использовалась звуковая карта ASUS Xonar Essence ST. Для измерения скорости нарастания выходного напряжения усилителя, использовался генератор прямоугольных импульсов на базе XR2206CF и осциллограф UNI-T UTD2025CL. 

Диапазон питающих напряжения = +/- 25 ... 40 В.

Максимальна выходная мощность (8 Ом, +/- 45 В) = 70 Вт;
Максимальна выходная мощность (4 Ом, +/- 35 В) = 90 Вт.

(Синус на выходе усилителя при максимальной выходной мощности, перед ограничением)

(Клиппинг 1 кГц)

(Клиппинг 20 кГц)

 

Скорость нарастания выходного напряжения = 13 В/мкс.

(Размах выходного напряжения - 36 В)

(Время нарастания - 2,8 мкс)

 

Коэффициент нелинейных искажений (8 Ом, 1 кГц, 0,7 - 40 Вт) = 0,005%;
Интермодуляционные искажения + шум (8 Ом, 60 Гц + 7 кГц, 0,7 Вт) = 0,02%;
Интермодуляционные искажения + шум (8 Ом, 60 Гц + 7 кГц, 5-40 Вт) = 0,01%;

(Сводная таблица результатов измерений в RMAA)

 

Диапазон воспроизводимых частот (-1 дБ относительно 1 кГц) = 5 - 62 000 Гц;
Диапазон воспроизводимых частот (-3 дБ относительно 1 кГц) = 3 - 105 000 Гц.

(Амплитудно-частотная характеристика, моделирование в NI Multisim 14)

Приведенные технические характеристики соответствуют авторскому варианту усилителя собранного на заводской печатной плате, они могут незначительно отличаться, в лучшую или худшую сторону, для каждого конкретного экземпляра усилителя.

Важные замечания. В данной части статьи, будут перечислены важные моменты, которые обязательно необходимо учитывать при повторении данной схемы.

  • Все применяемые при сборке усилителя элементы, перед их установкой на плату, должны быть проверены на работоспособность и соответствие основным параметрам (сопротивление, емкость, ESR, коэффициент усиления и так далее);
  • Не рекомендуется устанавливать элементы, ориентируясь исключительно на их маркировку, без проверки на соответствие реального номинала маркировке;
  • Рекомендуется отказаться от использования бывших в употреблении комплектующих и использовать при сборке только новые комплектующие;
  • Рекомендуется устанавливать резисторы с допуском не хуже, чем указанный в перечне используемых радиоэлементов. В это случае, подбор каких-либо резисторов по сопротивлению - не требуется;
  • При использовании вместо 1% резисторов, резисторов с допуском 5%, желательно (но не обязательно), подобрать в пары резисторы R8 и R9, R34 и R35, а также подобрать четыре пары резисторов 1 кОм и 33 кОм, для использования их в качестве R12 иR17, R16 и R21, в левом и правом каналах стереоусилителя, для достижения равной громкости каналов;
  • Все типы применяемых в схеме конденсаторов, их минимально допустимое рабочее напряжение и ТКЕ - указаны в перечне радиоэлементов к данной статье;
  • Рекомендуется строго придерживаться теплового коэффициента емкости (ТКЕ) применяемых конденсаторов указанных в перечне радиоэлементов;
  • Допускается использование конденсаторы с большим рабочим напряжением, чем это указано в перечне радиоэлементов;
  • Категорически запрещается устанавливать резисторы и/или конденсаторы с номиналами отличными от номиналов указанных в схеме;
  • В качестве подстроечного резистора R27, допускается использование только многооборотного резистора типа 3296W;
  • При установке на печатную плату, движок подстроечного резистора R27, должен находиться в положении соответствующем максимальному сопротивлению;
  • Не стоит приобретать и использовать конденсаторы аудиофильских серий - их применение в схеме усилителя, не приведет к улучшению объективных технических характеристик усилителя и/или его звучания;
  • Допускается использовать стабилитрон VD2 другой модели, но с таким же номинальным напряжением стабилизации;
  • В качестве светодиода LED1, допускается использовать любой светодиод с КРАСНЫМ цветом свечения, диаметром 3 или 5 мм, и прямым падением напряжения не более 1,9 В.  
  • Допускается использовать только указанные в схеме модели транзисторов или их аналоги, указанные в примечании перечня радиоэлементов;
  • В качестве транзистора VT15, допускается использовать НЕ составной биполярный транзистор, например 2N5551, однако при этом ухудшаться объективные технические характеристики усилителя; 
  • Перед установкой транзисторов на печатную плату, необходимо убедиться в работоспособности каждого их них, соответствию распиновке и основным параметрам, указанным в даташите;
  • Транзисторы VT8, VT4 и V12, должны быть установлены на общем переходном уголке, с толщиной стенки 2-3 мм, и надежно от него изолированы. Переходной уголок крепится к основному радиатору двумя или тремя винтами. Между сопрягаемыми плоскостями переходного уголка и радиатора, необходимо нанести тонкий слой термопасты;
  • Нет необходимости подбирать в пары по коэффициенту усиления какие-либо транзисторы;
  • Коммутация питания, земель и сигнальных линий, выполняется по общепринятым правилам;
  • Эксплуатация усилителя без устройства защиты акустической системы от постоянного напряжения - не безопасна и строго не запрещается. Работа усилителя без устройств защиту допускается только при первом запуске и первоначальной настройке усилителя. В качестве защиты АС для данного усилителя рекомендую использовать устройство защиты - DEF 2017

Собранная печатная плата усилителя, вид со стороны дорожек

(Собранная печатная плата усилителя, вид со стороны дорожек)

 

Выводы на печатной плате:
+U - плюс питания;
-U - минус питания;
GND - основная силовая земля и выходная земля (минусовая выходная клемма);
sGND - сигнальная земля (земля сигнала);
Input - вход сигнала;
OUT - выход сигнала (плюсовая выходная клемма).

(Общий вид печатной платы TIPOKx1.01 в окне программы Sprint Layout 5)

Габариты печатной платы: 59х70 мм. Под списком используемых радиоэлементов находятся архивы с Gerber-файлами печатных плат. Архивы уже подготовлены к заводскому производству, в каких-либо доработках они не нуждается и может быть сразу отправлен любому производителю печатных плат. Для усилителя имеются следующие печатные платы:

TIPOKx1.00 - плата без подписей элементов;
TIPOKx1.01 - такая же плата, как и предыдущая, но с подписанными элементами.

Входной сигнал на плату усилителя может подаваться как через разъем XH2,54-3P, так и посредством пайки. Применяя трехконтактный разъем XH2,54-3P, необходимо принять во внимание тот факт, что два их трех контактов - это сигнальная земля, а один оставшийся - сигнальный. Допускается так же использовать для подачи сигнала двухконтактный разъем - XH2,54-2P.

 

Настройка. После успешного первого запуска усилителя, необходимо произвести регулировку тока покоя. Для этого необходимо установить щупы мультиметра (включенного в режиме милливольтметра), на эмиттеры выходных транзисторов VT4 и VT12 так, как показано на иллюстрации:

При регулировке тока покоя, нет необходимости подключать нагрузку к выходу усилителя, вход усилителя должен быть замкнут на землю. Вращением движка подстроечного резистора R27, необходимо добиться того, чтобы напряжение между эмиттерами выходных транзисторов находилось в диапазоне 10-20 мВ, что будет соответствовать току покоя 20-40 мА. Большее значение тока покоя значительно не повлияет на объективные характеристики усилителя, зато значительно снизит КПД и соответственно значительно увеличит нагрев выходных транзисторов. После первоначальной регулировки тока покоя, необходимо оставить усилитель прогреваться в таком состоянии. В процессе прогрева, показания напряжения уплывут, и их необходимо будет скорректировать на прогретом усилителе. На этом настройку можно считать оконченной, а усилитель - готовым к работе.

Спасибо за внимание!

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Усилитель мощности - TIPok x1 [2022]
 
C5, C8, C18, C20 Конденсаторn.c.4 Не устанавливатьПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C15 Конденсатор47 пФ1 SMD 1206, NP0, 50 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C6 Конденсатор150 пФ1 SMD 1206, NP0 или X7R, 50 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C7, C10, C14 Конденсатор1 нФ3 SMD 1206, NP0 или COG или U2J или X7R, 25 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C9 Конденсатор100 нФ1 SMD 1206, X7R или Y5V, 25 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C16 Конденсатор100 нФ1 SMD 1206, X7R, 50 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C1, C19, C13 Конденсатор1 мкФ3 SMD 1206, X7R, 50 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C2, C17 Конденсатор1 мкФ2 SMD 1206, X7R или Y5V, 25 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C12 Конденсатор1 мкФ1 SMD 1206, X7R, 25 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C4 Конденсатор2,2 мкФ1 SMD 1206, X7R, 25 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C3, C21 Конденсатор2.2 мкФ2 SMD 1210 или 1206, X7R, 100 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C11 Конденсатор100 мкФ1 Выводной, электролитический, неполярный, 16 В. Допускается - полярный.Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
R4, R10, R30, R33 Резисторn.c.4 Не устанавливатьПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R14, R15, R19, R20 Резистор
0.47 Ом
4 SMD 2512, 1%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R1, R26, R38 Резистор
10 Ом
3 SMD 1206, 5%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R23, R25, R29, R32, R37 Резистор
39 Ом
5 SMD 1206, 5%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R34, R35 Резистор
39 Ом
2 SMD 1206, 1%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R3, R36 Резистор
100 Ом
2 SMD 1206, 5%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R8, R9 Резистор
100 Ом
2 SMD 1206, 1%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R7, R31 Резистор
150 Ом
2 SMD 1206, 5%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R2, R22 Резистор
330 Ом
2 SMD 1206, 5%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R27 Подстроечный резистор500 Ом1 Выводной, 3296W, допускается 470 ОмПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R11, R24 Резистор
1 кОм
2 SMD 1206, 5%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R12 Резистор
1 кОм
1 SMD 1206, 1%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R21 Резистор
1 кОм
1 Выводной, 0,25 Вт, 1%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R6 Резистор
2.4 кОм
1 SMD 1206, 5%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R28 Резистор
10 кОм
1 SMD 1206, 5%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R5, R13, R18 Резистор
15 кОм
3 SMD 1206, 5%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R16 Резистор
33 кОм
1 Выводной, 0,25 Вт, 1%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R17 Резистор
33 кОм
1 SMD 1206, 1%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
VD1 Выпрямительный диод
BAV99
1 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
VD2 Стабилитрон
BZV55-C3V9
1 SMD, 3.9 В, 0,5 ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
VD3, VD4, VD5, VD6 Выпрямительный диод
LL4148
4 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
 
VT5, VT13, VT14 Биполярный транзистор
BC546B
3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT1, VT6, VT7, VT9 Биполярный транзистор
BC556B
4 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT15 Биполярный транзистор
MPSA13
1 Допускается замена на BC517 или 2N5551 (последний - с ухудшением тех. характеристик)Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT2, VT11 Биполярный транзистор
BF421
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT3, VT10 Биполярный транзистор
BF422
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT8 Биполярный транзистор
BD139
1 Допускается замена на BD135, BD137, КТ815Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT4 Биполярный транзистор
TIP142
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT12 Биполярный транзистор
TIP147
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Резисторn.c.1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
LED1 СветодиодКрасный (!!!)1 Uf=1.7-1.9 ВПоиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 3
Я собрал 1 2
x

Оценить статью

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

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 2 чел.

Комментарии (7) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Александр #
Почему бы не сделать smd вариант ом2.7 планар?
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Сделан уже давно (здесь тема не про ОМ, давайте обсуждать ОМ в соответствующей теме)
Отредактирован 12.04.2022 11:45
Прикрепленный файл: FpWRB_dMaRg.jpg
Ответить
0
Amart2 #
Собрал черновой вариант "лут". На выход поставил MP1620, MN2488. Проблем с запуском не было. Спасибо автору. Буду делать на чисто. Усилитель понравился.
Отредактирован 15.04.2022 22:21
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Не забудьте поделится фотографиями ;)
Ответить
+1
Amart2 #
То, что получилось
Прикрепленный файл: типок sanken1.pdf
Ответить
+1
Amart2 #
Ещё
Прикрепленный файл: типок sanken.pdf
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Печатная плата для усилителя "LM3886 + AD825"
Печатная плата для усилителя "LM3886 + AD825"
Конструктор: DDS генератор сигналов Набор 4WD Kit Bluetooth
вверх