УМЗЧ с усилителем напряжения по схеме с общей базой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Усилители мощности транзисторные

 Комментарии к статье

До недавнего времени среди радиолюбителей была популярна классическая структура усилителя мощности [1], в которой дифференциальный каскад на входе УМЗЧ нагружен на каскад  усиления напряжения с транзистором по схеме с общим эмиттером, за которым следует каскад усиления мощности, как правило, представляющий собой двух- или трехступенчатый усилитель тока. Такая структура и теперь является базовой для интегральных микросхем УМЗЧ.

За последние четыре десятка лет эта схема мало изменилась, ее варианты умножились за счет распространения мощных полевых транзисторов. Она обеспечивает необходимые параметры, измеряемые малыми значениями нелинейных искажений, легко поддающиеся расчету выходную мощность и коэффициент усиления. Вполне объяснима целесообразность применения входного  дифференциального каскада, обеспечивающего высокую стабильность всего устройства в статическом режиме. Выходной каскад, представляющий собой двух- или трехступенчатый эмиттерный повторитель, вносит минимальные гармонические искажения при почти полном, соизмеримым с напряжением питания (правильнее сказать, с его половиной) размахом напряжения на выходе устройства. Сложнее обстоят  дела с усилителем напряжения - драйвером. За 60-летний период существования биполярного транзистора его включение по схеме с общим эмиттером (ОЭ) неплохо изучено, выявлены все его сильные и слабые места, что и послужило его применению во всех аналоговых и цифровых устройствах в широком диапазоне частот, а также в усилителях постоянного тока.

К недостаткам транзисторного каскада по схеме с ОЭ стоит отнести низкую температурную стабильность и далеко не самый линейный режим усиления. И то, и другое в большинстве устройств устраняется разного рода отрицательными обратными связями, которые снижают динамические характеристики каскада и его коэффициент усиления. Кроме того, ухо слушателя за эти годы привыкло к звуку классического транзисторного усилителя, и большинство слушателей новых требований не предъявляют.

Рис. 1

В описываемом УМЗЧ (его схема на рисунке) драйверный каскад собран на биполярных   транзисторах   VT6,   VT7, включенных по схеме с общей базой (ОБ). Такой каскад имеет лучшую частотную характеристику и позволяет получить большую амплитуду сигнала на выходе, так как напряжение насыщения у транзистора, включенного по схеме с ОБ, меньше, чем у аналогичного каскада с включением транзистора по схеме с ОЭ.

Конечно, каскад по схеме с ОБ также не лишен недостатков. Он не обеспечивает усиления по току, поэтому ток нужно усилить в предшествующем ему дифференциальном каскаде, который можно собрать на составных транзисторах.

На входе устройства имеется фильтр R1C3, не пропускающий сигналы с частотой выше 100 кГц, с него сигнал поступает на инвертирующий вход УМЗЧ через аналог неполярного оксидного конденсатора в виде С1, С2. На точку соединения этих конденсаторов подано поляризующее напряжение смещения через резистор R2. На этот же вход поступает сигнал ООС с выхода устройства через резистор R14. Ток через каждое плечо дифференциального каскада, как и коллекторный ток каскада усиления напряжения, равен 3 мА. При всех своих недостатках инвертирующий усилитель известен своей большей устойчивостью по сравнению с неинвертирующим фазу сигнала.

Выходной каскад, состоящий из двух ступеней эмиттерного повторителя, имеет несколько нестандартный узел стабилизации тока покоя и температурного режима на транзисторах VT8 и VT9. Он обеспечивает стабилизацию тока покоя первой ступени выходного каскада, а следовательно, и напряжения на резисторе R15. Это. соответственно, приводит к стабилизации тока покоя транзисторов VT12 и VT13, в эмиттерных цепях которых имеются проволочные резисторы R16 и R17. Как показала многолетняя авторская практика, такая схема стабилизации позволяет заметно снизить переключательные искажения, приводящие к появлению гармоник высокого порядка, свойственных "транзисторному звучанию". Автор более десятка лет использует в своей конструкторской и ремонтной практике это техническое решение [2], и оно вполне себя оправдывает. Плавная "ступенька" хорошо отслеживается цепями ООС, приближая работу выходного каскада к так называемому режиму экономичного класса А, что делает субъективное восприятие воспроизведения звукового сигнала легче и прозрачней Штриховыми линиями показана схема при использовании сетевого трансформатора без вывода средней точки во вторичной обмотке В этом случае резисторы R20 и R21 в цепи питания обязательны, резистор R22 следует заменить проволочной перемычкой, а предохранитель FU3 исключить.

Кратко о параметрах усилителя. При чувствительности 2 В описываемый УМЗЧ обеспечивает на нагрузке сопротивлением 8 Ом синусоидальную мощность 120 Вт При использовании нагрузки сопротивлением 4 Ом следует удвоить число выходных транзисторов вместе с резисторами в их эмиттерных цепях, тогда можно будет получить выходную синусоидальную мощность до 180...200 Вт. Осциллографическое наблюдение через активный режекторный фильтр, подавляющий на 40 дБ основную гармонику синусоидального сигнала, показало, что уровень гармонических искажений составляет примерно 0,03 °о При указанных на схеме номиналах резистора R14 цепи ООС и резистора на входе R3 коэффициент усиления равен 26 дБ.

Для монтажа усилителя использована макетная плата, на которой собраны дифференциальный каскад и усилитель напряжения для двух каналов Их цепи питания плюсовой и минусовой полярности соединены "звездой" на выводах конденсаторов С5, С6 соответственно
Весь выходной каскад был собран на общем теплоотводе вместе с узлом стабилизации тока выходного каскада Важно, чтобы мощные транзисторы каждого канала (VT10-VT13) были установлены на общий теплоотвод, а транзисторы VT8 и VT9 цепи токовой и термостабилизации имели бы с ними тепловой контакт (их можно смонтировать на выводах транзисторов VT10 и VT11) Цепи питания выходного каскада также соединены "звездой" на выводах конденсаторов С7, С9 и С8, СЮ соответственно.

Сетевой трансформатор Т1 должен быть габаритной мощностью не менее 250 Вт с вторичной обмоткой, рассчитанной на напряжение 70 В при токе не менее 3,5 А с выводом средней точки (или без него - с учетом указанных выше изменений).

Все транзисторы выходного каскада должны быть установлены на теплоотводе площадью не менее 1200 см2 (на один канал).

Вместо оксидных конденсаторов С1, С2 можно применить один пленочный (полиэтилентерефталатный) конденсатор емкостью 1...2,2мкФ на напряжение 63 В (К73-16, К73-17), исключив, естественно, резистор поляризации R2. Емкость блокировочных конденсаторов С7, С8 можно увеличить до 1 ...2,2 мкФ.

Налаживание усилителя следует начать с проверки правильности монтажа и его соответствия принципиальной схеме. В авторском варианте дифференциальный каскад и усилитель напряжения собраны на отдельной плате, поэтому сначала был проверен именно этот узел без подключения его к выходному каскаду. Для этого коллекторы транзисторов VT6 и VT7 и правый по схеме вывод резистора R14 временно соединили вместе. После подачи на усилитель питания в этой точке соединения напряжение не должно превышать 1О...15мВ. Также полезно проверить токи плеч дифференциального каскада и усилителя напряжения на соответствие указанным на схеме значениям.

После проверки следует подключить усилитель напряжения к выходному каскаду включив вместо одного из предохранителей (FU2 или FU3) миллиамперметр, и, подав напряжение питания, убедиться в том, что потребляемый ток всего устройства не более 150...200 мА (как правило, он не более 100 мА). Также необходимо убедиться в том, что на выходе устройства напряжение близко к нулю.

Затем, подключив к выходу УМЗЧ резистор сопротивлением 8 Ом и осциллограф, необходимо подать на вход УМЗЧ сигнал прямоугольной формы, чтобы с помощью осциллографа на разных уровнях сигнала убедиться в отсутствии самовозбуждения или существенных выбросов на перепадах напряжения. Если таковое все-таки присутствует, то необходимо увеличить емкость конденсатора С4 (в авторском варианте усилитель устойчив и без него).

Следует иметь в виду, что сразу после включения ток покоя выходных транзисторов должен быть в пределах 70...90 мА. Однако после получасового прогрева он должен подняться до 120... 150 мА и стабилизироваться.

Литература

1. Данилов А. А. Прецизионные усилители низкой частоты. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004, с. 56, 57.
2.  Сапожников М. Доработка УМЗЧ с нестандартным включением ОУ. - Радио 2000, №8, с. 17.

Автор: М. Сапожников, г. Ганей-Авив, Израиль; 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 Беспилотник-рекордсмен 06.01.2018 Технологии, используемые при создании беспилотных летательных аппаратов-мультикоптеров, аппаратов с несколькими роторами, становятся совершенней буквально с каждым днем. Эти аппараты получают более емкие аккумуляторы и более интеллектуальные системы распределения энергии, благодаря чему они могут оставаться в воздухе более длительное время. Компания Quaternium, занимающаяся производством беспилотников, продемонстрировала новую гибридную модель HYBRiX.20. И этот аппарат сумел продержаться в воздухе на протяжении четырех часов и сорока минут, установив тем самым, мировой рекорд длительности полета мультикоптера. Большинство аппаратов-мультикоптеров, которые можно купить в ближайшем магазине или на просторах Интернета, способны продержаться в воздухе не более 25-30 минут за один раз. Профессиональные аппараты и аппараты, изготовленные на заказ, обладают большими запасами энергии, к примеру, в прошлом году такой мультикоптер пересек Ла-Манш, пробыв в воздухе 72 минуты. Однако, на свете имеются и другие компании, к примеру, компания Skyfront, аппараты которых также могут находиться в воздухе порядка четырех часов времени. Официальный мировой рекорд длительности нахождения в полете, зарегистрированный в Книге мировых рекордов Гиннеса, до последнего времени составлял два часа, шесть минут и семь секунд. Естественно, этот рекорд был уже давно не раз побит, но при этих событиях не присутствовали члены комитета Гиннеса. Однако, руководство компании Quaternium решило сделать все правильно, зафиксировав полет их беспилотника на видео, чего достаточно для признания мирового рекорда. Отметим, что беспилотник HYBRiX.20 является гибридной моделью, имеющей бензиновый двигатель внутреннего сгорания, который запускается тогда, когда энергия в аккумуляторных батареях аппарата подходит к концу. Такая система идеально подходит для областей, требующих длительного пребывания аппарата в воздухе, для картографии, аэрофотосъемки, наблюдения и контроля посевов сельскохозяйственных культур. "Невысокая стоимость беспилотника HYBRiX.20 делает его доступным даже для простых фермеров" - пишут представители компании Quaternium, - "А каждый дополнительный час в воздухе означает меньшую необходимость в дозаправке/подзарядке, меньшее количество ручного труда и, как следствие, более высокую рентабельность использования аппарата".

Другие интересные новости:

▪ Мышь-ищейка

▪ Собаки пагубно влияют на экологию и климат планеты

▪ Комплект разработки интерфейса камеры

▪ Новые мощные МОП-транзисторы NXP

▪ Трехпортовый видеопереключатель FSAV433

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Передача данных. Подборка статей

▪ статья Материаловедение. Шпаргалка

▪ статья Из чего делают бумагу, которую ошибочно называют рисовой? Подробный ответ

▪ статья Оказание первой доврачебной помощи при ожогах, обморожениях

▪ статья Усилитель к телефонному аппарату. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Наборный сварочник на любую мощность. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026