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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Военные подарили НАСА два космических телескопа 15.06.2012 Национальное разведывательное управление США (NRO) подарило НАСА два космических телескопа, которые ранее планировалось использовать для наблюдения за земной поверхностью. Эти аппараты такие же крупные и мощные, как телескоп Хаббл, но при этом обладают многими возможностями, которых нет у обычных астрономических приборов. Оба телескопа имеют главные зеркала диаметром 2,4 метра - такие же, как и у Хаббла. Но при этом они имеют дополнительные функции, которых нет у гражданских космических телескопов. В частности, это подвижное вторичное зеркало и в 100 раз более широкое поле зрения - по сравнению с тем же "Хабблом". В настоящее время у американских военных есть 7 телескопов класса "Хаббла", которые используются в качестве спутников-шпионов. Подарок NRO стал для НАСА приятной неожиданностью, хотя к использованию этих телескопов есть ряд вопросов. Прежде всего, они находятся на Земле, то есть их еще надо вывести на орбиту, естественно за счет НАСА, в бюджете которого соответствующие средства не запланированы. Кроме того, военные телескопы не имеют соответствующей научной "начинки": фотокамер, спектрографов и т.д., а также программного обеспечения и персонала управления. Фактически, это просто оборудование, которое можно подготовить к запуску не ранее 2020 года. С другой стороны, астрономы, которые изучили "подарки", отзываются о них восторженно и считают, что военные телескопы можно очень результативно использовать для изучения темной материи. По их словам, оборудование - это значительно статья расходов, к тому же, на изготовление телескопа требуется много времени и высококвалифицированного труда инженеров. Обычно постройка телескопа составляет половину стоимости миссии. Также, астрономы уже десятилетия продвигают идею запуска мощного телескопа для изучения темной матери, расширения Вселенной и взрывов сверхновых. Однако высокая стоимость данной миссии постоянно отодвигала сроки ее реализации. Военные короткофокусные телескопы как раз имеют широкое поле зрения и практически идеально подходят для вышеуказанных научных целей. К тому же, у них в 2 раза большее зеркало, чем предусматривалось для научной миссии. Это позволяет обойтись без дорогостоящего запуска на солнечную орбиту и работать на геостационарной орбите, завершив обзор неба и загрузку данных в четыре раза быстрее.

Другие интересные новости:

▪ Дрон найдет человека по голосу

▪ Батарея на атмосферном азоте

▪ Новые дроссели SRP для мощных DC-DC преобразователей

▪ Все мультимедийные возможности HSPA на одном кристалле

▪ Синдром рождественской елки

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки. Подборка статей

▪ статья Мы - дети страшных лет России. Крылатое выражение

▪ статья Как дышат насекомые? Подробный ответ

▪ статья Заведующий отделом (редакции, телевидения, радиовещания). Должностная инструкция

▪ статья Прибор для определения короткозамкнутых витков в катушках. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автоматическое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторных батарей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026