Высококачественный экономичный усилитель мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Усилители мощности транзисторные

 Комментарии к статье

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].

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. Каждое из плеч симметричного выходного усилителя выполнено по схеме Дарлингтона. Оно представляет собой трехкаскадный усилитель (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.

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.

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.

Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Усилители мощности транзисторные.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новая ткань одновременно охлаждает человека и получает энергию от движений 07.10.2026

Одежда обычно выполняет довольно простую задачу: защищает тело от окружающей среды и помогает поддерживать комфортную температуру. Однако современные материалы постепенно превращают привычные предметы гардероба в своеобразные носимые устройства, способные не только регулировать теплообмен, но и получать энергию непосредственно от человека. Исследователи из Университета Иллинойса разработали именно такой материал - напечатанную на 3D-принтере ткань, которая одновременно охлаждает тело и вырабатывает электричество во время движения. Новая технология создана в Инженерном колледже Грейнджера. Основой материала служит композит на базе оксида циркония, нанесенный на текстильную подложку. В состоянии покоя такая поверхность способна отражать до 96% солнечного излучения, благодаря чему одежда значительно меньше нагревается под воздействием солнечных лучей. Одновременно материал помогает отводить тепло, выделяемое самим человеком, за счет его излучения в инфракрасном диапазоне. Особенно и ...>>

Компактная колонка Marshall Bromley 150 07.10.2026

Портативная акустика давно перестала ограничиваться небольшими Bluetooth-колонками, предназначенными исключительно для прослушивания музыки со смартфона. Производители стремятся объединить мобильность, высокую мощность и дополнительные возможности, характерные скорее для концертного оборудования. Именно к такому классу устройств относится новая Marshall Bromley 150, которая сочетает относительно компактные размеры с круговым распространением звука, подсветкой и возможностью подключения микрофонов или музыкальных инструментов. Marshall позиционирует Bromley 150 как универсальную акустическую систему, подходящую как для домашнего использования, так и для мероприятий на открытом воздухе. При этом новинка стала самой компактной моделью в семействе Bromley. Ее масса составляет около 6,3 кг, поэтому колонку значительно проще переносить между помещениями или брать с собой на небольшие мероприятия. Полностью портативной в привычном понимании ее назвать все же нельзя, однако по мобильности о ...>>

Наши взмахи при ходьбе - не только координация 06.10.2026

Ходьба кажется настолько естественным и привычным движением, что мы практически не задумываемся о том, сколько сложных процессов происходит в организме при каждом шаге. Человек одновременно перемещает ноги, удерживает равновесие, стабилизирует корпус и координирует движения множества мышц. Одной из загадок долгое время оставалось поведение рук: почему во время ходьбы они практически автоматически движутся в противофазе с ногами? Голландские ученые впервые предложили физическое объяснение этому характерному движению. Ранее в научном сообществе не существовало единого мнения относительно механизма, заставляющего человека размахивать руками при ходьбе. Казалось бы, с точки зрения закона сохранения энергии организм должен стремиться минимизировать лишние движения, а значит, логичнее было бы держать верхние конечности неподвижными. Некоторые специалисты предполагали, что движения рук являются своеобразным наследием более древних форм передвижения, сохранившимся после того, как человек ...>>

Случайная новость из Архива Сильные эмоции объединяют людей 08.06.2012 Исследователи из Университета Аалто и PET-Центра Турку обнаружили, что переживание сильных эмоций в буквальном смысле синхронизирует мозговую деятельность различных индивидов. Человеческие эмоции очень заразительны. Различные эмоциональные проявления, такие как улыбка, часто вызывают соответствующие эмоциональные реакции и у наблюдателя. Такая синхронизация эмоциональных состояний у людей способна поддерживать социальное взаимодействие. Когда все члены группы разделяют общее эмоциональное состояние, их мозг и тело одинаковым образом обрабатывают информацию об окружающей среде. Это открытие, сделанное финскими учеными, впервые показывает, каким образом сильные эмоции объединяют людей. В своем исследовании ученые использовали регистрацию мозговой деятельности подопытных с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии в момент просмотра коротких приятных, нейтральных и неприятных фильмов. В результате выяснилось, что особенно сильные отрицательные эмоции синхронизируют нейронные сети обработки информации в лобной и средней области мозга. Очень волнующие и возбуждающие события в свою очередь вызывают синхронизированную активность в нейронных сетях, обеспечивающих зрение, внимание и осязание. Совместное переживание эмоциональных состояний синхронизирует соматосенсорную систему, которая собирает информацию о состоянии организма и окружающей среды и передает ее в сенсорные области головного мозга. Этот механизм позволяет автоматически "настроиться" и "синхронизироваться" с другими людьми, что облегчает социальное взаимодействие и выполнение групповых действий. Исследование финских ученых имеет большое значение для совершенствования нынешних "нейронных" моделей человеческих эмоций и группового поведения. Также оно объясняет некоторые аспекты психических расстройств, связанных с асоциальным поведением.

Другие интересные новости:

▪ Лед на Меркурии

▪ Пенициллин вызывает изменения в поведении

▪ С сенсорным экраном - в перчатках

▪ DC/DC-преобразователи Traco TEC 2(WI) и TEC 3(WI)

▪ Создан искусственный организм с одной хромосомой

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки. Подборка статей

▪ статья Маркировка конденсаторов и резисторов. Справочник

▪ статья Что такое оптическая иллюзия? Подробный ответ

▪ статья Оператор котельной. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Автомат поддержания заданной температуры в теплице. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Необычное зажигание свечи. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026