Свежие новости
24.04.2017
Открыта тема "Транзисторный УМЗЧ по ламповой схемотехнике"
Не экономим на электричестве - делаем транзисторный Hi-End.

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

Схема транзисторного УНЧ по ламповой схемотехнике.

Оппонент: Я подготовился, почитал умную книжку и понял, почему нельзя оставлять транзисторные усилители без глубоких отрицательных ОС, даже если они работают в режиме А - всему виной неидентичность характеристик выходных комплементарных транзисторов.

Автор: Сие слова не мальчика, но мужа. Книга - это не только сундук для заначек от жены, но и источник познавательных ценностей. Каждая прочитанная страница повышает уровень интеллекта, но не избавляет от вредных привычек, таких как, например, поковыряться в носу и съесть козявку, или сделать на основании одной прочитанной книги решительные выводы.
Ведь наверняка найдётся и другая книжка, где написано, что две одинаковые лампы не обладают идентичными параметрами, их ещё надо постараться подобрать из десятка-другого, а выходной трансформатор - как не мотай, не получишь двух идеально одинаковых обмоток.

Оппонент: Я так понимаю, что транзисторы тоже придётся подбирать из десятка-другого.

Автор: Ан нет! Не угадал.

Современные полевые транзисторы, а именно такие мы будем использовать в усилителе, превосходят своих вакуумных собратьев по целому ряду параметров, в частности и по такому важному для работы в оконечных каскадах, как крутизна характеристики (10 А/В против 10-20 мА/В). Поэтому небольшие сопротивления в истоковых цепях транзисторов, не ухудшая усилительных свойств каскада, обеспечат не только температурную стабилизацию, но и подровняют характеристики комплементарной пары транзисторов, а дополнительные местные обратные связи поднимут наш оконечник на труднодостижимый для ламповых схем уровень нелинейных искажений.

Однако, пора от слов переходить к делу и выкладывать схему усилителя.


Рис.5

Максимальная выходная мощность усилителя, ограниченная 2%-ми нелинейных искажений: 20Вт на 4-омной нагрузке, 16Вт - на 6-омной, 14Вт - на 8-омной при стоковых токах транзисторов 1,2А.

Если усилитель предполагается использовать с 6 или 8-омной акустикой, ток покоя транзисторов целесообразно снизить до 1А. У меня под рукой оказались 6-омные колонки, поэтому дальнейшее описание буду проводить исходя из этого.

Для интересующихся приведу зависимость коэффициента нелинейных искажений от выходной мощности усилителя: 0,5Вт - 0,015%, 1Вт - 0,02%, 2Вт - 0,04%, 4Вт - 0,08%, 8Вт - 0,17%, 12Вт-0,6%, 16Вт - 1,8%.
Параметры эти можно существенно улучшить (в несколько раз) тупым повышением напряжения питания схемы. Надо это Вам или нет… каждый решает сам, но для сравнения приведу эту же зависимость при 50-ти вольтовом источнике питания и 6-омной нагрузке:
0,5Вт - 0,013%, 1Вт - 0,018%, 2Вт - 0,033%, 4Вт - 0,05%, 8Вт - 0,1%, 12Вт-0,2%, 16Вт - 0,3%.
Максимальная выходная мощность усилителя, ограниченная 2%-ми - 28Вт.

Полоса пропускания усилителя по уровню -3дБ: 10Гц - 150кГц.

Теперь по схеме.
Здесь все поставлено на службу минимизации гармонических искажений, поэтому с точки зрения следования звукового сигнала, схема является абсолютно симметричной.

Достаточно высокие значения сопротивлений резисторов R12 и R13 выбраны из соображений максимальной температурной стабильности каскада, работающего в режиме А, а значит при высоких токах транзисторов, не зависящих от уровня входного сигнала.

Общий коэффициент усиления схемы - около 2,5 по напряжению. Такое значение было вымученно экспериментально, как компромисс между приемлемым уровнем нелинейных искажений и нежеланием предъявлять серьёзных требований к предыдущему каскаду.

Резисторы R8, R5, R2 образуют обратную связь по постоянному току, полезную для стабилизации напряжения средней точки выходных транзисторов. Одновременно через R8 и R5 образуется и "паразитная" ОС по переменному току, приводящая к разбалансу нашей симметрии. Её мы компенсируем введением такой же ОС на нижний транзистор Т2 через R9, R6.

Ну и наконец ОС через R1, R3 окончательно устаканивает коэффициент усиления нашей схемы на уровне 7,5дБ и подводит черту под местными обратными связями нашего оконечника.

Подстроечный резистор R4 отвечает за ток покоя выходных транзисторов, а R2 - за напряжение средней точки, образованной стоками Т1 и Т2.

Ну, что ещё скажешь - все предельно просто, как и должно быть в настоящей ламповой схемотехнике.

Оппонент: Почти везде ставят RC фильтры на выходах усилителей, и на радиолюбительских и на заводских. Я так понимаю, они нужны для ограничения полосы выходного сигнала.

Автор: А шланг у противогаза нужен для того, чтобы при взрыве башка далеко не улетала.

Не выпучивайся, это аллегория. Бедолага Отто Юлия Цобель, перевернулся бы в гробу, а может даже и выпрыгнул оттуда, узнав что цепь, придуманная им в муках творчества для компенсации реактивного сопротивления динамиков, будет трактоваться нерадивыми Оппонентами как фильтр для ограничения полосы выходного сигнала.

Необходимость применения корректирующей цепочки Цобеля зависит и от типа усилителя и от типа нагрузки. Многие усилители вообще не могут устойчиво работать без этой цепи при любом раскладе. В нашем случае, ввиду отсутствия глубоких отрицательных обратных связей, схема сохраняет высокую устойчивость при работе с широким диапазоном видов нагрузок. Хотя, теоретически, при высокой добротности динамика, через сток-истоковые ёмкости выходных транзисторов может организоваться индуктивная трёхточка, которая и приведет таки к потере устойчивости нашей устойчивой схемы. Возможно в усилителе, приведённым на Рис.3 предыдущей страницы, резистор R10 номиналом 100ом как раз и предназначен для понижения добротности подобных нагрузок.

В идеале, нужно стремиться избегать каких-либо корректирующих цепей, но в любом случае после полной отладки схемы с эквивалентом нагрузки, нелишним будет подключить к усилителю реальный громкоговоритель, ткнуться в него осциллографом и, подав на вход усилителя 1кГц сигнал, при выходной мощности близкой к максимальной пронаблюдать на приборе идеальную синусоиду. Если на пиках синусоидального сигнала поселилась посторонняя рябь, можете смело обращаться к наследию Цобеля или Буше, ничего страшного.

Теперь, что касается настройки. Она проста, но есть моменты на которые надо обратить серьезное внимание.

АХТУНГ №1 !!! R12 и R13 должны быть мощностью не менее 2 вт. Не используйте проволочные резисторы, а то вместо мощного НЧ усилителя, получите мощный ВЧ генератор.

АХТУНГ №2 !!! Если не хотите отправить Ваши мощные транзисторы к праотцам электроники Ому и Амперу, не торопитесь их подпаивать к плате. То, что они обязаны заботливо покоиться на радиаторе, я думаю понятно не только ёжику.
После того, как схема будет спаяна, установите центральные выводы подстроечных резисторов R2 и R4 в нижнее по схеме положение. Очень желательно, чтобы они были многооборотными. Подключите питание и вольтметром проверьте напряжения на центральном выводе R4 - оно должно быть равно 0v.

А вот теперь можно подпаивать транзисторы и приступать к настройке схемы.

Подключаем амперметр между шиной питания и стоками транзисторов. Не торопясь, вдумчиво покручивая R4, устанавливаем ток стока транзистора Т2, равный 1А.
Отключаем амперметр. Мысленно поднимаем тост за успех мероприятия.

Берём вольтметр и подключаем его между шиной питания и все теми же стоками транзисторов. Уже не так вдумчиво крутим подстроечный резистор R2 до тех пор, пока прибор не начнёт показывать значение, равное половине напряжения питания.
Отключаем вольтметр. Поднимаем второй тост за успех мероприятия и радиолюбительское братство.

Усомнившись в окончательности результата, подключаем амперметр в разрыв цепи питания и убеждаемся в том, что через транзисторы течёт все тот же 1А. Если показания все же незначительно отличаются, резистором R4 возвращаем значение тока в родные пенаты.
Повторяем манипуляции с вольтметром и R2.

Не выключая питания, трогаем пальцем радиатор с транзисторами. Матерясь и рассматривая волдырь на пальце, делаем вывод, что произошла роковая ошибка, и радиатор, который казался достаточно большим для 20 ваттного усилителя, вообще не справляется с возложенным на него высоким доверием.

Достаём из холодильника недопитую в выходные бутылку водки, наливаем рюмаху и выпиваем её залпом и без тоста. Обзывая себя куском идиота, северным оленем и грёбаным упырём, заказываем в интернете нормальный радиатор, предварительно рассчитанный по формуле из умной книжки.

Если мы прошли все эти этапы, а в шкафу завалялся низкочастотный генератор с размахом выходного напряжения +-7в, подключаем его на вход нашего усилителя, на выход сажаем эквивалент нагрузки и умилённо наблюдаем на экране осциллографа - то чистую синусоиду, то мягкое и симметричное ограничение выходного сигнала, в зависимости от уровня поступающего на вход сигнала.

Всё. Теперь со спокойной совестью можем выпить и закусить и даже вспомнить какой-нибудь тост из грузинского фольклора.

Оппонент: А если нет такого генератора?

Автор: А это мы обсудим на следующей странице.






 

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