Свежие новости
25.03.2021
Можно ли сделать качественный 200-ваттный УМЗЧ на полевых транзисторах совсем простым?

Все остальные свежие новости обитают на главной странице.
ссылка на страницу

Схема очень простого 200–ваттного усилителя на полевых транзисторах

Симметричная схема УМЗЧ на MOSFET транзисторах, нюансы и подводные камни.

Что является самым важным для начинающего электронщика, постигающего таинства азбуки УНЧ-строения, ну, естественно, помимо: паяльника электрического, пары рук из нужного места, головы без признаков астено-невротического синдрома и предварительного изучения массы ресурсов на заданную тему?
А нужны, скажу я вам: терпение, немного здравого смысла, а главное, отсутствие неистребимой тяги к гигантомании в виде резкого освоения недетских мощностей! Поаккуратней надо с этим делом, ребята, поаккуратней.... А то, зуб даю, опять будете жаловаться!
Поэтому давайте-ка определимся с ориентацией:
Мы не извращенцы какие-то, мы нормальные юноши и приличные барышни с определённым багажом знаний, и даже сумевшие однажды совокупить самодельный усилок с колонкой от проигрывателя.
А ещё – мы люди бережливые и на безвременную кончину электрооборудования, будь то: прибор какой измерительный, деталюшка полупроводниковая или, не дай бог, колонка акустическая нам смотреть больно, неприятно и даже западло.

Как-то, читая умную книжку, я столкнулся с утверждением автора, что полностью симметричные усилители отличаются свойством повышенного подавления чётных гармоник. И на кой ляд козе баян? – прикинул я, памятуя о том, что именно нечётные гармоники вносят диссонанс в звучание усилителя, а чётные гармоники, как раз-таки добавляют звучанию полноты и объёма, присущих пресловутому феномену "тёплого лампового звука".
И всё бы было ничего, когда бы ни вмешался жёсткий случай. Случай представился в виде схемы Hi-End усилителя DarTZeel NHB-108 Model One от известного швейцарского производителя. Оказалось, что этот замечательно играющий транзисторный агрегат стоимостью 18 тысяч американских денег, как раз и собран по полностью симметричной схеме, обладает приличной мощностью в 160 Вт, но ужасающим, с точки зрения "продвинутой" форумной молодёжи, параметром коэффициента гармоник – 1% (7 Гц...77 кГц).
Что-то тут не так. Пришло время эксперимента! – подумалось мне часом. С этой мажорной мыслью я набросал схему простого симметричного усилителя на горячо любимых MOSFET-ах. А результатом стала конструкция УМЗЧ, которую я наберусь наглости продекларировать, как – самую простую из качественных и самую качественную из простых в данной мощностной категории!

Ладно, давайте уже припадём к схеме электрической принципиальной.
Схема очень простого 200-ваттного симметричного УМЗЧ на полевых транзисторах
Рис.1 Схема очень простого 200-ваттного симметричного УМЗЧ на полевых транзисторах

Главными факторами плодотворной дебютной идеи стали: простота, доступность и незатейливость устройства, т. е. всё то, что делает жизнь начинающего радиолюбителя осмысленной и несуетливой.
По этой же причине было решено сделать выбор в пользу однополярного источника питания, дабы не маяться по поводу изготовления устройств защиты акустики от постоянки, которая незаметно и, сцуко, неожиданно может просочиться из усилителя по причине: неосторожности, неисправности либо какой иной шероховатости.
Выходные полевые транзисторы в совокупности с истоковыми резисторами относительно высокого номинала довольно гуманно отнесутся и к кратковременному КЗ на выходе, поэтому электронная токовая защита также не является необходимым атрибутом данного усилителя. Вполне достаточным аксессуаром (и необходимым, особенно в процессе настройки) будет являться наличие в цепи питания 5А плавкого предохранителя.

Транзисторы выходного каскада Т3 и Т4 включены по схеме с О-И, позволяющей (в отличие от О-С) поиметь усиление не только по току, но и по напряжению. Это, с одной стороны, снизило требования к каскадам предварительного усиления, с другой – обеспечило максимальную амплитуду размаха выходного сигнала (близкую к напряжению источника питания).

Усилительный каскад на транзисторе Т1 отвечает за положительную полуволну выходного уровня. Он работает в режиме общий-исток для входного сигнала, поступающего на затвор транзистора, и в режиме общий-затвор для сигнала отрицательной обратной связи, идущего с выхода усилителя на исток транзистора Т1.
Поскольку схема является симметричной, то транзистор Т2 работает абсолютно идентично Т1, отвечая вместе с Т4 за отрицательную полуволну выходного сигнала.

Подстроечный резистор R6 регулирует уровень напряжения смещения между затворами входных транзисторов. От величины этого смещения зависят токи стоков Т1 и Т2, а соответственно и напряжения на затворах транзисторов Т3, Т4, что, в свою очередь, определяет их ток покоя.

Отношение резисторов R8/R12 (R9/R13) влияет на общий коэффициент усиления усилителя без обратной связи, а отношение R12/R15 (R13/R16) определяет глубину ООС.
В итоге: Кu данного усилителя с ООС составляет 10дБ (20 раз по напряжению), а глубина ООС – около 28дБ.

И что мы получили в сухом остатке? – резонно поинтересуется в меру просвещённый читатель, подводя дебет-кредит и красноречиво всматриваясь в качественные характеристики, указанные на принципиальной схеме. – Схема-то простая, но результат Кг = 0,33% никуда не годится, ибо это дрянь, шлак и прочее говно.

Э, нет, торопиться не надо! Как говорил наш замечательный основатель и идеолог американской радиоэлектронной компании "Lamm Industries" Владимир Ламм: «Покажите мне график зависимости коэффициента искажений от частоты, и я скажу, как будет звучать ваш усилитель!».
А спектральный состав гармоник выходного сигнала выглядит следующим образом:

Спектральный состав гармоник выходного сигнала симметричного УМЗЧ

Рис.2 Спектральный состав гармоник выходного сигнала симметричного УМЗЧ

Вот оно счастье – звучание, полное теплоты и объёма, с практически полным отсутствием паразитных ноток в лице нечётных гармоник.
На самом деле, уже позже, прочитав статью автора нескольких радиоэлектронных аудиоизданий Скотта Франкланда, я нашёл объяснение подобной картинке. Вот что он писал в журнале Stereophile, 12/96: "Теоретически, подавление нечётных гармоник в двухтактной схеме возможно путём применения полностью идентичных элементов в верхнем и нижнем плечах".

И дальше: "При более тщательном подгоне половин выходного каскада, возможно снижение второй гармоники, но тогда 3-я гармоника, менее созвучная, станет доминировать. (В этом тоже состоит искусство настройки - Ред.). До тех пор, пока 3-я гармоника не подавлена полностью, есть смысл оставлять и 2-ю, так как она даёт положительный маскирующий эффект, тем самым "затеняя" продукты искажений более высокого порядка".
И это – истинная и сермяжная правда, которой я также нашёл подтверждение ещё до прочтения статьи уважаемого автора. Изменяя номинал резистора R12, при R12=5 Ом (R13=5.1 Ом) удалось добиться снижения общего коэффициента гармоник до уровня 0,12%, однако картинка спектрального состава гармоник выходного сигнала приобрела следующие очертания:

Схема мощного УНЧ на полевых транзисторах

Рис.3 Спектральный состав гармоник УМЗЧ при небольшом отклонении от симметрии

А вот это – действительно, "дрянь, шлак и прочее говно". Поэтому, чтобы ненароком не вляпаться в это дело, следует тщательно отобрать и скрупулёзно проследить за тем, чтобы номиналы резисторов R12 и R13, а также R15 и R16 различались не более чем на доли %.

Настройка усилителя проста и сводится к установке тока покоя выходных транзисторов посредством многооборотного резистора R6. Перед первым подключением источника питания резистор следует установить в положение, соответствующее минимальному значению сопротивления.

Мощные выходные MOSFET транзисторы в совокупности с истоковыми резисторами относительно высокого номинала обеспечивают не только терпимость к кратковременному КЗ на выходе, но и довольно приличный уровень температурной стабильности УМЗЧ. Однако, если вы, по каким-то причинам, сочтёте её недостаточной, то для дополнительной температурной стабилизации следует стабилитрон D1 закрепить на радиаторе охлаждения выходных транзисторов. Причём только D1 и никакой больше, так как именно 1N4729A обладает отрицательным ТКЕ.





 

Главная страница | Наши разработки | Полезные схемы | Это нужно знать | Вопросы-ответы | Весёлый перекур
© 2017 Vpayaem.ru   All Rights Reserved