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:

Нанорешетка прочнее титана 13.02.2025

Создание легких и прочных материалов всегда было одной из ключевых задач для инженеров и ученых. Особенно актуальна эта проблема для аэрокосмической отрасли, где снижение веса конструкций может привести к значительной экономии топлива и повышению эффективности. Традиционные материалы, такие как алюминий и титан, обладают ограничениями, а углеродное волокно, хотя и является прорывным материалом, не всегда может обеспечить необходимые характеристики. И вот, исследователи из Университета Торонто представили революционный материал, который может кардинально изменить ситуацию. Ученые разработали уникальный материал, который сочетает в себе легкость и высочайшую прочность. Секрет этого достижения заключается в использовании наноструктурированных материалов, которые имитируют природные формы, такие как кости, ракушки или соты. Эти формы обеспечивают равномерное распределение нагрузки, предотвращая образование слабых мест, где может начаться разрушение. Для поиска оптимальных форм исслед ...>>

Отцовство меняет мозг 13.02.2025

Беременность - это удивительный период, полный перемен и адаптации, не только для будущей матери, но и для отца. Долгое время считалось, что изменения в мозгу происходят только у женщин, связанные с гормональными и физиологическими процессами вынашивания и рождения ребенка. Однако, новые исследования показывают, что мозг мужчины также претерпевает значительные трансформации в этот период, хотя и менее очевидные. Ученые выявили, что у мужчин, готовящихся стать отцами, увеличивается количество серого вещества в определенных областях мозга. Речь идет о зонах, которые отвечают за родительскую мотивацию, эмпатию и внимание. Эти изменения связаны с гормональной перестройкой организма мужчины, что способствует формированию тесной связи с ребенком еще до его рождения. Интересно, что подобные изменения наблюдаются и у женщин, но в их случае они более интенсивны и обусловлены физиологическими процессами беременности и родов. Эти трансформации в мозгу родителей являются результатом нейропла ...>>

Система помощи водителю God's Eye 12.02.2025

Китайская компания BYD представила свою новую усовершенствованную систему ADAS под названием "Глаз Бога" (God's Eye), которая обещает стать настоящим прорывом в области автомобильных технологий. Особенностью системы "Глаз Бога" является то, что компания BYD планирует оснащать ею все свои модели, даже самые доступные. Это может кардинально изменить ситуацию на рынке электромобилей, сделав передовые функции помощи водителю доступными для более широкого круга потребителей. Система "Глаз Бога" имеет три уровня, каждый из которых разработан для разных моделей автомобилей и ценовых категорий. Система начального уровня God's Eye C ориентирована на доступные автомобили BYD, включая хэтчбек Seagull, стоимость которого в Китае начинается от 69 800 юаней (примерно 8610 евро). Эта недорогая система использует кластер из трех камер, расположенных за лобовым стеклом, и работает на базе платформы DiPilot 100, имеющей вычислительную мощность 100 TOPS. God's Eye C включает в себя 12 камер (три с ...>>

Случайная новость из Архива Хранилища с сетевым подключением QNAP TVS-882BR 19.06.2017 В ассортименте QNAP появилась серия хранилищ с сетевым подключением TVS-882BR. Общей чертой входящих в нее моделей TVS-882BR и TVS-882BRT3 с восемью отсеками для накопителей является возможность установки привода Blu-ray LG WH16NS58D (соответствующие варианты конфигурации отличаются символами OOD в обозначении модели). Привод можно использовать не только для записи оптических дисков, но и для воспроизведения видеозаписей с помощью программного проигрывателя, работающего в среде Linux Station или Virtualization Station, с выводом сигнала на HDMI. Особенность модели TVS-882BRT3 заключается в том, что она оснащена четырьмя портами Thunderbolt 3. Конфигурация хранилищ включает процессор Intel Core i5 или i7 седьмого поколения, работающие под управлением QTS 4.3, до 32 ГБ памяти DDR4-2133 (возможно расширение до 64 ГБ), четыре порта Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных достигает 447 МБ/с, а при использовании шифрования (Intel AES-NI) - 443 МБ/с. Наличие трех слотов PCIe Gen.3 (в TVS-882BRT3 два из них заняты адаптерами Thunderbolt 3) позволяет добавить адаптеры 10GbE/40GbE, SAS и USB 3.1. Предусмотрено кэширование с помощью твердотельных накопителей, устанавливаемых в два слота M.2 SATA 6 Гбит/с.

Другие интересные новости:

▪ Huawei Ascend P1 - самый тонкий смартфон

▪ Новый маршрутизатор для сетей связи DS33Z41

▪ Зарядное устройство для электромобиля 1 километр в секунду

▪ Графические процессоры NVIDIA Tesla

▪ Через десять лет водители в Японии станут не нужны

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Заземление и зануление. Подборка статей

▪ статья В гробу и в белых тапочках. Крылатое выражение

▪ статья Откуда появилось мороженое? Подробный ответ

▪ статья Бухгалтер по учету кассовых операций. Должностная инструкция

▪ статья Паяльник из шприца. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Изоляция электроустановок. Коэффициенты использования основных типов изоляторов и изоляционных конструкций (стеклянных и фарфоровых). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025