Улучшение параметров усилителя на микросхеме К174УН7. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Усилители мощности транзисторные

 Комментарии к статье

Непрерывно расширяющийся ассортимент специализированных микросхем, казалось бы, должен ограничить творчество радиолюбителей. Действительно, такие микросхемы обычно ориентированы их разработчиками на решение в радиоэлектронной аппаратуре одной конкретной задачи или, в лучшем случае, узкого круга задач. Вот почему радиолюбителям и радиоконструкторам вроде бы остаются лишь творческие "игры в кубики" - комбинировать узлы на микросхемах, собранные по типовым схемам включения.

Однако дух рубрики "Радиолюбитель ставит эксперимент", которая когда-то более или менее регулярно появлялась на страницах нашего журнала, не умирает в сердцах наших читателей. Свидетельство тому - публикуемая здесь статья В. Громова и А. Радомского, на которую, как нам кажется, должны обратить внимание не только радиолюбители, но и профессионалы - как разработчики аппаратуры, так и создатели микросхем. Мы ждем их откликов на ту публикацию - ведь микросхема К174УН7 весьма широко применяется в бытовой радиоаппаратуре.

Ну, а ко всем читателям обращаемся с предложением - вести эксперименты как по совершенствованию типовых схем включения специализированных ИМС, так и по их использованию в нетиповых схемах включения (реализация новых функций и т. д.). Однако, получив интересный положительный эффект, не торопитесь писать в редакцию: проверьте его воспроизводимость на нескольких экземплярах микросхем.

В настоящее время усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ) малогабаритной радиоаппаратуры довольно часто строят на основе специализированной интегральной микросхемы (ИС) К174УН7 [1]. Однако ее применение, без сомнения, было бы еще более широким, если бы не большие нелинейные искажения (в типовом включении - до 10 % при выходной мощности 4,5 Вт на частоте 1 кГц и напряжении питания 15 В) и недостаточно высокое в некоторых случаях входное сопротивление (50 кОм). Не удивительно поэтому, что радиолюбители ищут пути снижения нелинейных искажений, предлагая, например, заменить цепь вольтодобавки стабилизатором тока на полевом транзисторе [2]. К сожалению, проверка рекомендаций, предложенных в [2], показала, что их реализация ведет не столько к уменьшению искажений, сколько к снижению максимальной мощности, отдаваемой в нагрузку.

При испытаниях нескольких экземпляров ИС К 174УН7 выяснилось, что наиболее характерные искажения ее выходного напряжения проявляются в "скруглении" или явном ограничении отрицательного полупериода сигнала. В связи с этим была проверена эффективность такой меры, как применяемая в некоторых промышленных аппаратах регулировка режима ИС по постоянному току подачей на ее вывод 7 (через резистор сопротивлением 3...6,8 кОм) напряжения с регулируемого делителя. Проверка показала, что и эта мера практически не снижает коэффициента гармоник и не увеличивает неискаженного выходного напряжения, а лишь позволяет добиться симметричного его ограничения.

Вариант УМЗЧ, собранный по схеме на рис. 1, обладает значительно лучшими характеристиками, чем типовой на указанной ИС. Одно из его отличий от типового - дополнительная ООС через резистор R6.

Подключение последнего непосредственно к головке громкоговорителя уменьшает неравномерность АЧХ и нелинейные искажения, обусловленные наличием конденсатора С9. При сопротивлении резистора R6, указанном на схеме, напряжении питания 15 В и выходной мощности 4 Вт (на нагрузке сопротивлением 4 Ом) номинальное входное напряжение устройства - 120 мВ.

Кроме того, для сокращения числа номиналов емкость оксидного конденсатора С3 в цепи ООС уменьшена до 100 мкФ (неравномерность АЧХ в диапазоне частот 40...20 000 Гц при этом не превышает 0,4 дБ).

Главное же отличие этого УМЗЧ - в сопротивлении резистора R2 (в типовом включении ИС оно равно 47 кОм). В ходе экспериментов было замечено, что этот резистор очень существенно влияет на искажения и его подбором можно значительно увеличить выходное напряжение УМЗЧ. (Из десяти испытанных ИС только две не потребовали подбора резистора R2, т. е. изменения его сопротивления относительно типового; сопротивление резисторов для остальных ИС колебалось в пределах 0,1...1 МОм).

На рис. 2 показана зависимость максимальной выходной мощности Рmax и коэффициента гармоник Кг от напряжения питания Uпит (искажения измерялись при Рmax, соответствующей данному напряжению Uпит). Параметры оценивались на частоте 1 кГц при двух значениях сопротивления резистора R2: типовом (47 кОм) и оптимизированном по максимальной мощности (750 кОм). Мощность Pmax определялась максимальным выходным напряжением, на осциллограмме которого искажения еще не были заметны на глаз (каковы были эти искажения в действительности, показывают кривые Кг).

рис. 2

Как видно из рис. 2,при Uпит=15 В подбором резистора R2 удалось увеличить Рmax на 1,5 Вт при одновременном снижении коэффициента гармоник почти в 3,5 раза, а при Uпит=18 В - примерно на 3 Вт при снижении К,. почти втрое. (Очевидно, что при одинаковых искажениях выигрыш в мощности Рmax был бы еще больше). Полученный результат говорит сам за себя, если учесть, что испытанная ИС была вполне кондиционной: при Uпит=15 В, R2=47 кОм и выходной мощности Рвых=4,5 Вт ее коэффициент гармоник не превышал 7,2 % (после подбора резистора R2 он уменьшился до 1,1 %).

Зависимости Рmax (Uпит) и Кг (Uпит) УМЗЧ с оптимизированным сопротивлением резистора R2 (750 кОм) были сняты также на частотах 60 Гц и 5 кГц (рис. 3). Уменьшение Рmax на низших частотах обусловлено влиянием емкости конденсатора С9 (1000 мкФ). При сопротивлении нагрузки Rн=4 Ом его емкость желательно увеличить хотя бы до 2000 мкФ.

рис. 3

Кривые, изображенные на рис. 4, иллюстрируют зависимость КПД и тока покоя Iо от напряжения питания Uпит при тех же двух сопротивлениях резистора R2. Нетрудно видеть, что при R2=750 кОм повышается и КПД, причем ощутимый выигрыш получается при Uпит>10 В.

рис. 4

Для выявления реальной зависимости коэффициента гармоник Кг от уровня выходной мощности Рвых экземпляр ИС со средними параметрами был испытан при Uпит=15 В, Rн=4 Ом, С9=4000 мкФ и R2=R2опт=510 ком (рис. 5). Как видно, при Рвых=4 Вт коэффициент гармоник УМЗЧ, собранного на этом экземпляре ИС по схеме на рис. 1, в диапазоне частот 60...10 000 Гц не превышает 3 %.

рис. 5

Входное сопротивление самой ИС К174УН7 было рассчитано по результатам измерения входного сопротивления УМЗЧ (при отключенном регуляторе громкости), выполненного на экземпляре, для которого R2опт=750 кОм. Оказалось, что в диапазоне частот 50...15 000 Гц входное сопротивление ИС превышает 30 МОм. Иначе говоря, входное сопротивление УМЗЧ практически равно сопротивлению резистора R2 и при необходимости может быть значительно больше 50 кОм.

При конструировании стереофонического УМЗЧ может случиться, что оптимальные сопротивления резисторов R2 в левом и правом каналах окажутся разными. Для получения идентичных АЧХ выходное сопротивление предшествующего каскада в этом случае должно быть меньше сопротивления резистора R2, а емкость разделительного конденсатора С2 - такой, чтобы в канале с меньшим сопротивлением резистора не наблюдался заметный спад АЧХ на низших частотах (в большинстве случаев достаточно взять С2==0,47...1 мкФ).

УМЗЧ хорошо работает при питании от нестабилизированного источника, однако, если главным является получение максимальной выходной мощности и соответственно минимальных искажений при средней, необходимо использовать стабилизатор с выходным напряжением 17...18 В.

Следует учесть, что при работе с повышенной (до 5...6 Вт) выходной мощностью нужно обеспечить хороший отвод тепла от ИС, приняв необходимые в таких случаях меры по снижению теплового сопротивления между ее пластинами и теплоотводом. Весьма ценно то, что поскольку потенциал пластин ИС (относительно общего провода) близок, к 0, в качестве общего теплоотвода без изолирующих прокладок можно использовать металлическое шасси или другие металлические детали конструкции, соединенные с общим (минусовым) проводом и обеспечивающие эффективное рассеяние тепла.

Литература

1. Интегральные схемы: Справочник Б. В. Тарабрин, Л. Ф. Лунин, Ю. И. Смирнов и др.; под ред. Б. В. Тарабрина.- М.: Радио и связь, 1983.
2. Филин С. Снижение искажений в усилителях мощности на ИМС.- Радио, 1981, № 12, с. 40.

Авторы: В. Громов, А. Радомскин, г. Львов; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Усилители мощности транзисторные.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Ультра-прочное магниевое соединение 21.02.2020 Компания Allite разработала особый магниевый сплав, обладающий большей плотностью и гибкостью в сравнении с углеродным волокном. Сплав находится где-то между легковесным алюминием и углеродным волокном, при этом обладая гораздо большей устойчивостью, плотностью и жесткостью, а также более низкой ценой для своего производства. Будучи представленным на массовом рынке, сплав наверняка станет одним из наиболее широко применяемых в самых разных сферах. Изначально данный сплав магния под названием Super Magnesium разрабатывался для военных целей и нужд - преимущественно для улучшения военной техники. Теперь же сплав найдет свою нишу и в гражданском рынке материалов. Разработчики отмечают, что конечный тип сплава получился из трех отдельных - AE81, ZE62 и WE54. Каждый из них обладает своей физической и химической характеристикой, таким образом каждый из них выделяется за счет большей гибкости и устойчивости. При этом стоит отметить тот факт, что даже при самой высокой температуре они не горят, а плавятся, что также является нехарактерным поведением данного магниевого сплава. Специалисты провели некоторую дополнительную работу и добились того, чтобы представленные сплавы стали отличными электрическими изоляторами, тем самым дополнительно повысив их устойчивости к работе с высоковольтовыми объектами. Отличаясь на 20% большей плотностью, новый магниевый сплав весит на 15% меньше самого легкого углеродного волокна - впрочем, авиа-сплавы подобного типа все-таки плотнее на 32-35% в зависимости от сферы применения и конкретного авиатранспорта. Полученный результат весьма удивил и поразил разработчиков, которые не были готовы к столь быстрому успеху - теперь их разработка занимает действительно видное место на рынке и вскоре может стать наиболее используемой в широком контексте. Остается дождаться финального этапа доработки сплава, так как специалистам необходимо избавить его от "военных" характеристик.

Другие интересные новости:

▪ Новый тип наноловушек для изучения свойств белков

▪ Влияние температуры на физические процессы

▪ Морская вода заменит в аккумуляторах тяжелые металлы

▪ Доля возобновляемых источников энергии в Бразилии - 88,8%

▪ Томаты без косточек

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Ваши истории. Подборка статей

▪ статья Хитрая механика. Крылатое выражение

▪ статья В каком континентальном городе устраивали инсценировки реальных морских сражений? Подробный ответ

▪ статья Дерен шведский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Электрическая изгородь на солнечных элементах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Форсирование Двойной оборот. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025