Усилитель мощности на биполярных транзисторах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Усилители мощности транзисторные

 Комментарии к статье

Предлагаемый усилитель имеет низкий уровень нелинейных искажений и способен обеспечить номинальную мощность до 70 Вт в нагрузке сопротивлением 4 Ом. Автор отказался от электронной защиты мощных транзисторов и АС, ограничившись включением плавких вставок в цепи питания, в целях исключения возможного срабатывания защиты на комплексной нагрузке. Впрочем, для повышения надежности и мощности на плате предусмотрено размещение элементов для дополнительной пары мощных транзисторов.

Многие знают, как бывает трудно выбрать схему усилителя мощности среди большого разнообразия. Предлагаемый здесь УМЗЧ разрабатывался для широкого круга радиолюбителей, имеет достойные внимания технические характеристики и обеспечивает естественное и детальное звучание. Он относительно не сложен в сборке и настройке, не требователен к деталям, устойчив и надежен.

Схема одного канала усилителя мощности показана на рис. 1. Параметры, приведенные ниже, измерены при использовании стабилизированного блока питания.

Технические характеристики

• Номинальная выходная мощность, Вт, на нагрузке сопротивлением 4 Ом.......70
• 8 Ом.......40
• Неравномерность АЧХ в полосе частот20...20000 Гц, дБ.......±0,5
• Напряжение шума и фона при замкнутом входе, мВ, не более .......1
• Коэффициент гармонических искажений при номинальной выходной мощности в полосе 20...20000 Гц, %, не более .......0,003
• Номинальное входное напряжение, мВ .......550
• Входное сопротивление, кОм.......68
• Выходное сопротивление (с цепью R29L1), Ом .......0,04

Входной сигнал через цепи ФВЧ C1R2 и ФНЧ R1C2 поступает на дифференциальный каскад на транзисторах VT2, VT3, в эмиттерную цепь которых включен источник стабильного тока на транзисторе VT1. В коллекторных цепях каскада применено токовое зеркало на транзисторах VT4, VT5. Далее сигнал следует на усилитель напряжения (УН) на транзисторе VT8 с буферной нагрузкой в виде эмиттерного повторителя на транзисторе VT9. Буфер в этом случае позволяет разгрузить УН и ввести компенсационную ОС, уменьшающую нелинейные искажения. Далее усиленный по напряжению сигнал поступает на выходной каскад.

Выходной каскад, собранный на транзисторах VT10-VT15, представляет собой трехступенчатый эмиттерный повторитель. Транзистор VT7 задает его ток покоя и осуществляет термокомпенсацию смещения для мощных транзисторов. Транзистор VT6 является источником стабильного тока для эмиттерного повторителя и цепи смещения на VT7. Цепь R28C15 предохраняет УМЗЧ от самовозбуждения на высоких частотах. Цепь L1R29 повышает устойчивость усилителя при емкостном характере нагрузки. Диоды VD7, VD8 защищают выходные транзисторы от напряжения обратной полярности, а резисторы R26, R27 повышают термостабильность режима. Конденсатор С7 - фазокорректирующий, он обеспечивает устойчивость усилителя при охвате его общей обратной связью (ООС).

В усилителе можно использовать следующие детали. Резисторы R26, R27 - керамические мощностью 5 Вт, R28, R29 - МЛТ-1, остальные - МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Резисторы R6, R7, R10, R11 следует подбирать с отклонением не более ±2%.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Конденсаторы С1, С5, С8, С11-С14 - К73-17; С4, С10, С15 - КМ-5, КМ-6 или К10-47; С2, С7 - керамические с нормированным ТКЕ, например, групп М75-М750. Диоды КД521В можно заменить на 1N4148. Возможные замены транзисторов: BD139 - на КТ817Г; BD140 - на КТ816Г. Мощные транзисторы 2SC5200, 2SA1943 заменимы на КТ8101, КТ8102; в крайнем случае возможно применение КТ819ГМ, КТ818ГМ. Катушка L1 - однослойная, с внутренним диаметром 10 мм, содержит 8 витков любого медного провода в лаковой изоляции диаметром по меди 0,7 мм.

Рис. 2 (а,б)

Усилитель собран на печатной плате размерами 125x110 мм. Один из ее вариантов показан на рис. 2,а, а соответствующее расположение деталей - на рис. 2,6. На плате предусмотрено место под вторую пару выходных транзисторов. Это может быть необходимо, например, при увеличении выходной мощности или при использовании менее мощных транзисторов. В целом усилитель не требует особого монтажа, следует лишь придерживаться общеизвестных правил. Провода подключения блока питания и нагрузки сечением не менее 2,5 мм2 должны быть свиты по всей длине с шагом 10... 15 мм, их монтируют без жгутов. Вход усилителя подключают экранированным проводом.

Мощные транзисторы устанавливают на теплоотвод с поверхностью около 800 см2 (в расчете на один канал) через слюдяные прокладки. Для увеличения теплопроводности следует воспользоваться термопастой. Транзисторы VT12, VT13 также нужно устанавливать с небольшими теплоотводами площадью 10...15 см2. Транзистор VT7, используемый как термозависимый источник напряжения смещения, должен быть размещен рядом с корпусом одного из мощных транзисторов и иметь с ним хороший тепловой контакт. Усилитель желательно смонтировать на шасси из немагнитного металла, соединенного с общим проводом в одной точке.

После проверки правильности монтажа вход усилителя замыкают накоротко, движок подстроечного резистора R17 устанавливают в верхнее по схеме положение и к выходу подключают осциллограф. Вместо плавких вставок (предохранителей) впаивают токоограничивающие резисторы мощностью 1...2Вт сопротивлением 30... 50 Ом. Подав питание, проверяют отсутствие постоянного напряжения на выходе усилителя (допустимое значение ±15 мВ) и отсутствие самовозбуждения. Далее выпаивают защитные резисторы и устанавливают на свои места плавкие вставки. Затем подстроечным резистором R17 доводят ток покоя выходных транзисторов до 100 мА, ориентируясь по падению напряжения на резисторах R26, R27, равному 20 мВ. После прогрева усилителя в течение 10 мин подстраивают ток покоя. На этом налаживание можно считать законченным.

При выборе БП следует иметь в виду, что импульсный преобразователь в блоке, хотя и имеет меньшие габариты и вес, но является сильным источником помех в широкой полосе частот, борьба с которыми не всегда оправдана. Поэтому часто предпочтительней использовать обычный сетевой трансформатор с выпрямителем. Трансформатор должен иметь мощность не менее 150 Вт в расчете на один канал, это способствует меньшей "просадке" напряжения питания на максимальной мощности усилителя. Диоды должны быть рассчитаны на прямой ток не менее 10 А, например, КД2999А, КД2999Б. Они имеют малое падение прямого напряжения, соответственно уменьшается тепловыделение и повышается КПД блока питания в целом.

При желании данный усилитель можно оснастить токовой защитой выходных транзисторов, например, описанной в статье П. Зуева "Усилитель с многопетлевой ООС" ("Радио", 1984, № 11, с. 29-32; № 12, с. 42, 43).

Автор: В. Гречишкин

Смотрите другие статьи раздела Усилители мощности транзисторные.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Взаимное превращение разных видов нейтрино 08.10.2015 Общеизвестно очень слабое взаимодействие нейтрино с веществом. Они могут пройти сквозь Землю или Солнце, не потревожив ни один атом. Более того, они так могут пройти через миллиарды звезд. С одной стороны это затрудняет их регистрацию и измерение характеристик, а с другой делает источником важнейшей информации об эволюции Вселенной и процессах происходящих внутри звезд. Ученые также полагают, что нейтрино могут играть ключевую роль в объяснении асимметрии материи и антиматерии во Вселенной, заключающейся в том, что после Большого Взрыва не произошло полной взаимной аннигиляции материи и антиматерии, а часть материи все же уцелела и сформировала нашу Вселенную. Одна из проблем, связанных с нейтрино, - это проблема их массы. Долгое время предполагалось, что нейтрино не имеет массы. Именно так они рассматривались в первоначальном варианте Стандартной модели. Решение этого вопроса важно не только для понимания физики элементарных частиц. Нейтрино порождаются ядерными реакциями, происходящими во Вселенной, и после фотонов это самые распространенные в ней частицы. Их число огромно. Каждую секунду через квадратный сантиметр проходят более 60 млрд нейтрино. Так что даже при очень малой собственной массе общая масса всех нейтрино может быть очень велика и может влиять на эволюцию Вселенной. По современным оценкам масса всех нейтрино примерно равна массе всех видимых звезд во Вселенной. Еще одна проблема возникла при определении количества электронных нейтрино, приходящих на Землю от Солнца. С 1970-х годов эксперименты регистрировали всего одну треть от предсказанного теорией их количества. Это назвали дефицитом числа электронных нейтрино. Для объяснения явления было выдвинуто два десятка предположений, из которых победила гипотеза так называемых нейтринных осцилляций (колебаний). В ней предполагалось, что электронные нейтрино на пути от Солнца превращались в другие типы нейтрино, которые не регистрировались в экспериментах. Интересно, что идею осцилляций элементарных частиц высказал советский академик Бруно Понтекорво еще в 1957 году. Серьезно об осцилляциях нейтрино заговорили во второй половине 1990-х годов. В настоящее время известно о трех типах нейтрино, каждый из которых всегда рождается вместе с соответствующим лептоном - электроном, мюоном или тау-лептоном, по которому они и получили свои названия. В соответствии с гипотезой нейтринных осцилляций происходит периодический во времени и пространстве процесс превращения нейтрино друг в друга. Так что в пучке, состоящем изначально только из электронных нейтрино, по мере распространения появляется примесь мюонных и тау-нейтрино с одновременным уменьшением доли электронных. Любопытно, что решение этой проблемы оказалось связанным с проблемой массы нейтрино. Дело в том, что осцилляции нейтрино возможны только при наличии у них масс. Причина этого по современным представлениям в том, что электронное, мюонное и тау-нейтрино являются квантовой смесью трех состояний с разными массами, каждое из которых входит со своей долей. Можно сказать, что электронное, мюонное и тау-нейтрино состоят из трех волн, каждая из которых колеблется со своей частотой и амплитудой. Поэтому, если в начальный момент времени сумма этих волн выглядела как электронное нейтрино, то через некоторое время эти волны сложатся так, что появляется примесь мюонного и тау-нейтрино, что и измеряют экспериментаторы как дефицит в числе электронных нейтрино. Так что физики уже давно полагают, что нейтрино имеют массу, хотя она пока так и не измерена непосредственно. Была даже произведена соответствующая небольшая модификация формул Стандартной модели, не нарушившая ее сути. Но экспериментальные доказательства этого были получены на рубеже XX и XXI веков. Лауреаты нобелевской премии 2015 года японец Такааки Кадзита и канадец Артур Макдональд как раз и были ключевыми фигурами двух крупных научно-исследовательских групп, исследовавших осцилляции нейтрино. В 1998 году были опубликованы результаты японских ученых по осцилляции атмосферных нейтрино, возникающих при взаимодействии космических лучей с ядрами атомов атмосферных газов, полученные в эксперименте Супер-Камиоканде (Super-Kamiokande). Когда нейтрино сталкивается с молекулой воды в баке детектора, рождается быстрая, электрически заряженная частица. Она порождает черенковское излучение, которое измеряется световыми датчиками. Его форма и интенсивность показывают тип нейтрино и откуда оно пришло. Мюоные нейтрино, которые пришли сверху, были более многочисленны, чем те, которые путешествовали по более длинному пути через весь земной шар. Это показывает, что мюонные нейтрино во втором случае превратились в другие типы нейтрино В 2001 году осцилляции солнечных нейтрино, были доказаны в нейтринной обсерватории в Садбери (SNO - Sudbury Neutrino Observatory). Там реакции между нейтрино и тяжелой водой в баке детектора дали возможность измерить количество, как электронных нейтрино, так и всех трех типов нейтрино вместе. Было обнаружено, что электронных нейтрино меньше, чем ожидалось, в то время как общее количество всех трех типов нейтрино вместе соответствовало ожиданиям. Из этого следовало, что часть из электронных нейтрино превратилась в другие виды нейтрино.

Другие интересные новости:

▪ Умный материал на основе кожи акул

▪ Покрышки с электронным выдвижением шипов

▪ Бревна в стекле

▪ Новый полимер ускорит передачу данных

▪ Программатор памяти BK PRECISION 848

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Ломоносов Михаил Васильевич. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое ревматизм? Подробный ответ

▪ статья Секреты ремонта телефонов

▪ статья Маршрутный компьютер МК-21093. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Трансивер Аматор-ЭМФ-М. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026