Главная Контакт Ссылки
Термостабильный усилитель Версия для печати
Написал А. Агеев   
вторник, 23 Сентябрь 2003

Основное отличие описываемого усилителя мощности от большинства устройств подобного рода заключается в выходном каскаде, транзисторы которого работают без начального смещения, т. е. в режиме В. Отсутствие тока покоя полностью сняло проблему температурной стабилизации режима выходных транзнсторов, повысило экономичность усилителя и, что очень важно, его термостабильность. Существенным достоинством является также его способность работать от источника питания с повышенными пульсациями. Достигнуто это стабилизацией питающих входной каскад напряжений и применением токовых связей между всеми каскадами. Вместе с тем удалось снизить до сравнительно малых значений нелинейные и динамические интермодуляционные искажения.

К недостаткам усилителя можно отнести зависимость коэффициента гармоник от выходной мощности, однако максимального значения (0,5 % па частоте 20 кГц) он достигает при выходной мощности, меньшей 30 мВт; при больших же ее значениях и на всех других частотах он значительно меньше (например, на частоте 4 кГц в интервале мощностей 0,5...30 Вт не превышает 0,15%).

Основные технические характеристики

Номинальный диапазон частот, Гц, при неравномерности АЧХ на краях не более 1,5 дБ 20...20 000
Выходная мощность, Вт, на нагрузке сопротивлением 8 Ом при коэффициенте гармоник в номинальном диапазоне частот не более 0,5% 30
Чувствительность, В 1,5
Фазовый сдвиг в номинальном диапазоне частот 10°
Коэффициент подавления пульсаций питающих напряжений в номинальном диапазоне частот дБ, не менее 55
Температурный интервал устойчивой работы усилители, °С -20 +60

Принципиальная схема усилителя мощности показана на рис. 1. Его первый каскад собран на ОУ А1. Входной сигнал поступает на инвертирующий вход ОУ через фильтр верхних частот (ФВЧ) RIC1R3 с частотой среза 20 кГц. Для того чтобы этот параметр ФВЧ существенно не изменился, выходное сопротивление предварительного усилителя должно быть не более 200 Ом. Со входом усилителя мощности его необходимо соединить через электролитический конденсатор емкостью 10 мкФ (полярность включения зависит от знака напряжения на выходе предусилителя).

Рис. 1
Рис. 1

На неинвертирующий вход ОУ А1 через делитель напряжения R4R5 поступает сигнал ООС с выхода усилителя. Конденсатор C3 служит для фазовой коррекции усилителя в области высоких частот (выше 130 кГц). Частота среза входного каскада (с учетом коррекции ОУ через конденсатор С5) - около 30 кГц.

Следующий каскад - двухтактный каскодный (ОЭ - ОБ) усилитель с частотой среза 4,7 МГц на транзисторах V6, V5 и V7, V4. Он выполняет функции фазоинвертора и генератора стабильных токов смеще-

ния для транзисторов предоконечного каскада. Последний выполнен на транзисторах разной структуры V8, V9 и охвачен местными ООС по току (резисторы R12. R13 в цепях эмиттеров). Термостабилизирующее действие этих ООС вместе с питанием базовых цепей транзисторов V8, V9 стабильными токами смещения определяет высокую температурную стабильность усилитсля в целом. Ток покои транзисторов V8. V9 - около 30 мА (при +60°С он увеличивается до 50 мА). Частота среза этого каскада - 130 кГц.

Выходная ступень (V10, V11) представляет собой эмиттерный повторитель с частотой среза около 140 кГц. Поскольку транзисторы этой ступени, как уже говорилось, работают без начального смещения, то для снижения неизбежных в режиме В искажений типа «ступенька» введен резистор R14, который при. малых уровнях сигнала (когда транзисторы. V10, V11 закрыты) соединяет нагрузку с выходом линейного предоконечного каскада.

С громкоговорителем усилитель соединяют кабелем, собственная емкость которого не должна превышать 1000 пФ. Если же его емкость больше, то для сохранения устойчивости работы усилителя между выходом и кабелем необходимо включить катушку индуктивностью 3...5 мкГ (диаметр провода - не менее 1 мм), шунтированную резистором сопротивлением 10...20 Ом.

Питать усилитель можно от любого двухполярного нестабилизированного выпрямителя с емкостным фильтром, обеспечивающего выходное напряжение ±30 В при токе нагрузки 1 А.

Конструкция и детали. В усилителе можно использовать ОУ К140УД1Б с коэффициентом усиления напряжения не менее 2000. Транзисторы каскодного усилителя могут быть и иных, чем указано на схеме, типов, но обязательно с предельно допустимым напряжением эмиттер — коллектор не менее 30 В и граничной частотой не менее 40 МГц (в частности, вместо транзисторов ГТ321А можно применить кремниевые транзисторы КТ626 с индексами А, Б и В). Транзисторы оконечного каскада (V10, V11) желательно подобрать со статическим коэффициентом передачи тока h21э>50. Для улучшения симметричности плеч усилителя германиевые транзисторы в предоконечном и оконечном каскадах желательно заменить кремниевыми: вместо ГТ905А установить КТ814Г, а вместо ГТ806В - КТ816Г. В усилителе применены резисторы МЛТ-0,25, конденсаторы КТМ, КМ и К50-6.

При отсутствии стабилитрона КС133А базовую цепь транзистора V4 можно питать от делителя напряжения, составленного из резисторов сопротивлением 3...6.2 кОм (его подключают к точке соединения резистора R6 со стабилитроном V1 и выводом 7 ОУ А1) и 1 кОм (его соединяют с общим проводом и шунтируют - с учетом полярности - электролитическим конденсатором емкостью 10 мкФ на номинальное напряжение 6 В). Стабилитрон Д814Б (V1) в этом случае необходимо заменить на Д814Г, соединив его анод непосредственно с общим проводом. Резистор большего сопротивления (3...6,2 кОм) подбирают таким образом, чтобы при отключенной нагрузке и комнатной температуре ток покоя транзисторов V8, V9 составил 30...35 мА.

Рис. 2
Рис. 2
Рис. 2

Все детали усилителя монтируют на печатной плате (рис. 2), изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Транзисторы V8, V9 закрепляют на полках теплоотвода П-образной формы, согнутого из полосы.листового алюминиевого сплава размерами 100x50X2 мм. Размеры основания теплоотвода - 50X50, полок - 25x50 мм. К печатной плате его Крепят проволочными скобками со стороны установки деталей. Транзисторы V10, V11 устанавливают на имеющихся в продаже универсальных оребреных теплоотводах 8.650.022 (площадь охлаждения -300см2).

Усилитель, собранный из исправных деталей, в налаживании практически не нуждается. Единственное, что необходимо сделать до подключения громкоговорителя, это убедиться в отсутствии постоянного напряжения на выходе (допустимо напряжение не более ±0,1 В) и в том, что ток покоя транзисторов предоконечного каскада не превышает 50 мА. г. Москва

ЛИТЕРАТУРА

  1. Zapf J., Schvenn R. Ein Okonomishes, vollgeschutztes Hi-Fi Verstarkerkonzept fon 20 W bis 200 W. — Funkschau, 1977, Heft 25, z: 130 - 134.

Радио № 7 - 8 1981г.

< Пред.   След. >
up Главная | Новости | Усилители мощности | Предусилители | Акустика | Источники сигнала | FAQ | Форум | Карта сайта up
 

Mambo is Free Software released under the GNU/GPL License.