УМЗЧ на МДП-транзисторах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Усилители мощности транзисторные

 Комментарии к статье

Существует два основных типа мощных полевых транзисторов (ПТ) с управляющим p-n-переходом: обычные - с "пентодной" вольтамперной характеристикой (ВАХ), и со статической индукцией (СИТ) - с "триодной". СИТ-транзисторы нормально (т.е. при Uзи = 0) открыты. При подаче отрицательного смещения на затвор они работают подобно вакуумному триоду и поэтому без какой-либо ООС имеют малое выходное сопротивление (Rвых ~ 1/Sо). Обычно оно составляет доли ома. Квадратичная передаточная характеристика таких транзисторов с довольно протяженными линейными участками приводит почти к полному исчезновению четных гармоник, а применение двухтактных схем обеспечивает подавление и нечетных гармоник. Коэффициент гармоник очень мал даже в отсутствие внешней ООС, наблюдается быстрый спад амплитуды высших гармоник, присущий ламповым схемам. Еще одно достоинство СИТ - прекрасная температурная стабилизация.

При положительном смещении на управляющем электроде, СИТ фактически превращается в биполярный транзистор. Биполярный режим работы позволяет получить меньшее Ri на начальном участке ВАХ, но ведет к резкому снижению быстродействия из-за накопления в структуре избыточных зарядов неосновных носителей.

Промышленность стран СНГ выпускает СИТ только с каналом n-типа. Выбор зарубежных транзисторов этого класса также весьма ограничен. Кроме того, такие транзисторы требуют специальных схем смещения, обеспечивающих их запирание до подачи напряжения питания или задержки подачи стокового питания.

В настоящее время больше распространены обычные МДП-транзисторы. Предлагаемый усилитель разработан на базе именно таких транзисторов и является модернизированным вариантом УМЗЧ из [1]. Благодаря интегратору в ООС усилитель имеет малое выходное сопротивление на инфранизких частотах и на постоянном токе. Из-за неглубокой ООС, охватывающей выходной каскад, влияние громкоговорителя на выход УМЗЧ минимально. Искажения при перегрузке носят монотонный характер.

Основные характеристики УМЗЧ:

• Выходная мощность, Вт .......... 100;
• Диапазон воспроизводимых частот, Гц .......... 5...150000
• Коэффициент гармоник (в полосе 20...20000 Гц), %, не более .......... 0,5
• Входное напряжение, В .......... 1,0

Схема усилителя приведена на рис.1. Усилитель - инвертирующий, и состоит из двух каскадов, охваченных местными ООС. По постоянному напряжению усилитель охвачен ООС с помощью интегратора на DA2. Первый каскад выполнен на быстродействующем операционном усилителе типа К140УД11 (КР140УД11, КР140УД1101) по неинвертирующей схеме. Коэффициент усиления каскада зависит от номиналов R3 и R19. На транзисторах VT1, VT2, VT5, VT6 выполнен параллельный усилитель со схемой смещения на R5, R6, VD1, VD2 и генераторах тока на VT3, VT4. Подбором R9 можно добиться так называемого режима "Non-switching amp", т.е. режима без отсечки выходных транзисторов. Но здесь есть опасность возникновения больших сквозных токов.

Рис.1. Принципиальная схема усилителя (нажмите для увеличения)

Выходной каскад выполнен на транзисторах VT7, VT8, охваченных двумя петлями ООС: параллельной ООС по напряжению - через R10...R13 и последовательной - по току - через R14, R15. ООС по напряжению рассчитана таким образом, что выходные транзисторы работают практически без отсечки тока. На рис.2 и 3 показаны осциллограммы напряжения на затворах выходных транзисторов.

Рис.2

Рис.3

Питание предварительного каскада - ±15 В, поэтому отпадает необходимость в защите переходов затвор-исток полевых транзисторов (предельно допустимое напряжение - ±20 В). Термостабилизацию каскада обеспечивают диоды VD1, VD2, являющиеся элементами схемы сдвига уровня.

Детали и конструкция. Трансформатор блока питания желательно выполнить на тороидальном магнитопроводе (для стереоусилителя - на двух трансформаторах). Между первичной и вторичной обмотками наматывается в один слой экранная обмотка проводом ПЭЛ d0,4 мм, один ее вывод заземляется. Диодный мост и конденсаторы фильтра (не менее 10000 мкФ) желательно разместить на минимальном расстоянии от платы УМЗЧ (можно прямо на ней). Провода вторичной обмотки подводят к плате в экране.

Для минимизации амплитудной модуляции звукового сигнала пульсациями источника питания, в нем желательно использовать Г-образные LC-фильтры. Дроссели фильтров можно выполнить на сердечнике ШЛМ25х32 или аналогичном с зазором 1мм. Они наматываются проводом ПЭЛ d0,69 мм до заполнения каркаса. Катушка индуктивности L1 намотана проводом d0,69 мм, виток к витку (до заполнения), на резисторе R18 (МЛТ-2).

Диоды VD1, VD2 закрепляются на теплопроводящей пасте на радиаторах выходных транзисторов (можно - под шайбой крепления выходных транзисторов). В качестве VD3, VD4 можно использовать любые светодиоды красного свечения, например, АЛ307А(Б). Транзисторы VT5, VT6 желательно снабдить флажками-теплоотводами. Полевые транзисторы - Минского ПО "Интеграл", их желательно подобрать с разбросом по крутизне не более 20%. Подойдут и БСИТ-транзисторы типа КП959, КП960. Можно использовать любые зарубежные комплементарные транзисторы подходящей мощности и допустимого напряжения (например, IRF540 и IRF9540). Резисторы R14, R15 - самодельные, проволочные, из манганина или константана d0,4...0,5 мм. С целью минимизации их паразитной индуктивности отрезок провода (около 10 см) складывают пополам и мотают с шагом 1,5 мм на оправке d4 мм.

Налаживание. Сначала выставляют ток покоя и симметрируют плечи выходного каскада по постоянному току. Для этого разрывают связь между выходом DA1 и базами транзисторов VT1, VT2 (в плате стоит предусмотреть технологическую перемычку) и временно соединяют базы транзисторов и выход УМЗЧ с "общим проводом". Движки резисторов R5 и R6 выводятся в положение, соответствующее минимальному сопротивлению. В стоки выходных транзисторов временно включают проволочные резисторы по 10 Ом мощностью 10...25 Вт. Измеряя падение напряжения на них, выставляют необходимый ток покоя.

Восстанавливают связь баз VT1, VT2 с выходом DA1, снимают "закоротку" с выхода и убеждаются, что на выходе DA1 в отсутствие входного сигнала постоянный уровень близок к нулю. При необходимости его аккуратно корректируют одним из резисторов R5, R6. По падению напряжения на стоковых резисторах окончательно регулируется ток покоя выходных транзисторов. После этого стоковые резисторы убираются.

При необходимости можно минимизировать искажения подбором резисторов R12, R13.

Литература

1. А.Петров. Экономичный УМЗЧ с "пентодным" звуком. - Радиомир, 2002, N9, С.З.

Автор: А.Петров, г.Могилев; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Усилители мощности транзисторные.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Квазирезонансные контроллеры Infineon CoolSET 02.10.2020 Infineon представил новые квазирезонансные ШИМ-контроллеры для обратноходовых преобразователей, входящие в семейство CoolSET пятого поколения. ШИМ-контроллеры оптимизированы для работы в промышленных импульсных источниках питания (SMPS) и прекрасно подходят для использования в телекоммуникационных приложениях, системах питания серверов, персональных компьютерах, бытовых приборах и так далее. Новые модели, в частности ICE5QSBG, предполагают использование совместно с высоковольтными MOSFET, однако компания также предлагает комбинированные решения (ICE5QR2280BG, ICE5QR4780BG, ICE5QR1680BG и ICE5QR0680BG) со встроенными транзисторами CoolMOS P7, выполненными в соответствии с технологией super-junction. ШИМ-контроллеры поставляются в компактных корпусах PG-DSO-8 и DSO-12 и не требуют наличия каких-либо специальных систем охлаждения. Особенности: Доступность комбинированных решений со встроенными MOSFET CoolMOS P7 800 В, выполненными по технологии super-junction; Комплекс защит: от входного перенапряжения, от провалов напряжения питания (brown-in/-out), от замыкания на землю, от перегрева; Квазирезонансная схема переключения для минимизации разброса частоты коммутации ШИМ; Быстрый запуск при использовании каскадной схемы соединения с высоковольтным MOSFET. Области применения: Вспомогательные источники питания для бытовой техники, телекоммуникационных приложений, серверов, персональных компьютеров и т.д.; Крупная бытовая техника; Адаптеры питания.

Другие интересные новости:

▪ Оплата с помощью улыбки

▪ Умные часы, анализирующие состав пота

▪ Микросхемы EL4342 и EL4340 для видеомультиплексоров

▪ Свет внеземных городов

▪ Интеграция детекторов дыма в компьютеры и мобильные устройства

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

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

▪ статья Парацельс. Биография ученого

▪ статья Кто такие плебеи? Подробный ответ

▪ статья Омежник. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Автомобильный радиосигнализатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Светодиодные индикаторы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025