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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Автомобиль предскажет дорожную ситуацию 28.01.2014 Американский автопроизводитель Ford Motor объявил о сотрудничестве со специалистами Массачусетского технологического института и Стэнфордского университета в области разработки технологий беспилотного управления транспортными средствами. Ученые займутся созданием алгоритмов, с помощью которых автомобили смогут самостоятельно ориентироваться в пространстве. В конце 2013 г. компания Ford анонсировала автономную версию Fusion Hybrid, которая способна передвигаться на дорогах без участия водителя. Машина оснащена круговыми видеокамерами, лазерными радарами и различными датчиками, сканирующими дорожную обстановку, а бортовой компьютер на основе этой информации строит трехмерную карту пространства и при помощи специальных алгоритмов, разработанных в Мичиганском университете, управляет движением машины в условиях конкретной ситуации. Сотрудникам Массачусетского технологического института поручено создание технологий дорожного прогнозирования, которые будут предсказывать поведение людей и автомобилей, чтобы избежать столкновения с ними. Предполагается, что роботизированный автотранспорт сможет заранее "видеть" внезапное появление пешехода на проезжей части или проезд машины на перекрестке на красный сигнал светофора. Также инженеры из Стэнфорда трудятся над технологиями, способными расширить обзор дороги в тех случаях, когда он закрыт крупногабаритными объектами, например, грузовиком. На узких трассах при езде за фурой или автобусом водители часто заезжают на полосу встречного движения, чтобы оценить ситуацию впереди и совершить обгон. Иногда такие "выглядывания" очень опасны, но при помощи камер, датчиков и "умного" компьютера, как утверждают разработчики, можно обезопасить подобные маневры. Ранее Auto.CNews рассказывал о виртуальном лобовом стекле, позволяющем буквально видеть "сквозь" впереди идущие машины. Система под названием See-Through System ("Система сквозного видения") подразумевает использование специальных видеорегистраторов на автомобилях и высокоскоростной объем изображениями. Разработка систем беспилотного управления автомобилем или его некоторыми функциям в компании Ford ведется в рамках проекта "Blueprint for Mobility", запущенного в 2012 г. с целью прогнозирования развития транспортной системы в ближайшем будущем. Автопроизводитель обещает выпустить самоуправляемые машины на дороги общего пользования к 2025 г., что позже, чем некоторые конкуренты. Так, компании Audi, BMW и General Motors заявляли о планах начать производство машин с автопилотом к 2020 г. Производитель премиальных электромобилей Tesla рассчитывает представить гражданский самоуправляемый автомобиль через два года, однако уточняет, что в первое время вмешательство водителя все же потребуется.

Другие интересные новости:

▪ Горячие батареи

▪ Мотоциклетный шлем с зеркалами

▪ Долгопяты общаются на ультразвуке

▪ Китай начал исследования в области 5G-связи

▪ Супер-автономный мобильный телефон Philips Xenium E580

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Защита электроаппаратуры. Подборка статей

▪ статья Ведь я не здешнего прихода. Крылатое выражение

▪ статья Стоит ли бояться острого перца? Подробный ответ

▪ статья Настольный сверлильный станок. Домашняя мастерская

▪ статья Замазка для изоляторов. Простые рецепты и советы

▪ статья Курдские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025