| Ваш IP: 54.224.247.42 | Online(22) - гости: 12, боты: 10 | Загрузка сервера: 2.41 ::::::::::::

ТЕРМОСТАБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

С целью уменьшения нелинейных искажений при малой гром­кости режим работы транзисторов выходного каскада усилителя мощности обычно выбирают таким, чтобы в отсутствие сигнала через них протекал довольно большой ток (нередко до сотен миллиампер). Во избежание теплового пробоя, обусловленного нагреванием переходов из-за большой рассеиваемой на них мощ­ности, транзисторы выходного каскада приходится устанавливать на массивные теплоотводы, а для ограничения роста тока покоя с повышением температуры — принимать специальные меры по его термостабилизации. Как показывает практика, не каждому радиолюбителю эта задача оказывается по плечу, поэтому лю­бительские усилители нередко перегреваются даже при неболь­шом повышении температуры окружающего воздуха. В этом свете понятен интерес радиолюбителей к усилителям мощности с выходным каскадом, работающим в классе В, с другими схемо­техническими и конструктивными решениями, обеспечивающими высокую термостабильность.

Для радиолюбителей, по-видимому, представит интерес и та­кая особенность параллельного усилителя, как очень небольшая (несколько десятков милливольт даже без подбора транзисторов) разность входного и выходного напряжений покоя, что обуслов­лено симметрией плеч и большим числом однотипных транзисто­ров Это дает возможность наращивать выходную мощность уси­лителя простым соединением нескольких таких каскадов в параллель: их входы соединяют друг с другом непосредственно, а вы­ходы — через уравнивающие резисторы сопротивлением 0,5 Ом. Принципиальная схема термостабильного усилителя мощнос­ти на основе усовершенствованного «параллельного» усилителя приведена на рис.

Его основные технические характеристики:

  • Номинальный диапазон частот, Гц………………………………………….20… 150000
  • Номинальная выходная мощность, Вт, на нагрузке сопротивлением ……4 Ом 25
  • Номинальное входное напряжение, В……………………………………………………. 1
  • Коэффициент гармоник, %, на частоте, Гц:

1000 ………………………….. 0,1

2000…………………………. 0,14

10 000………………………… 0,2

20 000……………………….. 0,35

  • Коэффициент интермодуляционных искажений, %, при подаче сигналов, частотой 160 и 1400 Гц с соотношением амплитуд 4:1…………………………………………………….. 0,3
  • Максимальная скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс……8
  • Входное сопротивление, кОм……………………………………………….. 150
  • Ток покоя выходного каскада, мА…………………………………………… 50
  • Интервал температур окружающего воздуха, °С…………….. — 10…+35

Усилитель очень прост: кроме выходного каскада на транзи­сторах VI V4 он содержит лишь один каскад усиления напря­жения на ОУ А1. Это стало возможным благодаря использова­нию так называемого «плавающего» питания, позволившего полу­чить требуемое для раскачки выходного каскада напряжение непосредственно от ОУ. «Плавающее» питание создается путем подачи в цепь питания ОУ (через цепь R4 R6C3C4) части вы­ходного сигнала. В результате напряжения на выводах питания ОУ при максимальном сигнале смещаются (относительно потен­циала общего провода) в соответствующую сторону, и размах сигнала на входе выходного каскада значительно увеличивается. Возникающие при этом на входах ОУ большие синфазные напря­жения не опасны, так как ОУ их хорошо подавляет.

2658765857657691

2697412836871292

Наличие двух входов — инвертирующего (указанные выше технические характеристики получены при подаче сигнала на этот вход) и неинвертирующего расширяет возможности описываемого усилителя, в частности, упрощает создание на его основе многопо­лосных трактов с разделением сигнала на входе. Так, например, для того чтобы разделить сигнал на две полосы, достаточ­но между входами одного из усилителей мощности включить фильтр верхних частот. Низкочастотный сигнал в этом случае будет выделяться в результате вычитания выходного сигнала фильтра из входного. Следует, однако, учесть, что коэффициент передачи усилителя с инвертирующего входа равен отношению R2/R1, а с неинвертирующего — сумме 1 + R2/R1. Кроме того, при использовании инвертирующего входа необходимо помнить, что выходное сопротивление предварительного усилителя, пред­назначаемого для работы с описываемым усилителем мощности, входит в цепь ООС, охватывающей ОУ А1, поэтому оно должно быть не более 15 кОм. Неиспользуемый вход в любом случае не обходимо соединить с общим проводом.

Для питания усилителя желательно использовать стабилизи­рованный источник, обеспечивающий при указанном на схеме напряжении питания ток 2,5…3 А. Если же предполагается пита­ние от нестабилизированного источника, то во избежание опас­ных перенапряжений в цепях питания ОУ значения напряжений, указанные на схеме, необходимо уменьшить примерно на 20% (при номинальной нагрузке они не должны превышать ± 14… 14,5 В). Выходная мощность при этом уменьшится до 16…17 Вт; однако для работы на бытовые громкоговорители мощностью 10…25 Вт этого достаточно.
Конструкции и детали. Кроме ОУ К140УД8А в усилителе мощ­ности можно применить ОУ К140УД8Б, К140УД6, К140УДП, К544УД1, К140УД7 (с несколько худшими результатами). ОУ К140УД1Б, К140УД2А, К140УД2Б, К153УД1 использовать не рекомендуется.

Усилитель смонтирован на печатной плате (рис. 4), изготов­ленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Она рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсаторов К50-6 (К50-12), КМ и К73-9. Катушка L1 содержит 24 витка про­вода ПЭВ-1 0,51, намотанного виток к витку на текстолитовом каркасе диаметром 10 и длиной 15 мм. Для крепления к. плате в нем предусмотрено отверстие с резьбой МЗ.
Транзисторы VI — V4 закреплены попарно (V7, V4 и V2, V3) на пластинах-теплоотводах размерами 70X80 мм, изготовленных из листового алюминиевого сплава толщиной 2 мм и анодированных в черный цвет.

При использовании исправных деталей и отсутствии ошибок в монтаже усилитель не нуждается в налаживании. Единствен­ное, что необходимо сделать, — это измерить ток покоя транзи­сторов V3, V4, который должен быть около 50 мА, и проверить форму выходного сигнала при подаче на вход синусоидального напряжения 1 В. Подключать осциллограф к цепям усилителя следует через резистор сопротивлением 1 кОм, в противном слу­чае его входная емкость и емкость соединительного кабеля могут вызвать самовозбуждение.

В заключение необходимо отметить, что указанные в начале статьи значения коэффициента гармоник, видимо, не предел. Дальнейшего уменьшения вносимых усилителем нелинейных иска­жений можно достичь применением более совершенных ОУ (на­пример, К544УД2, К574УД1 и т. п), увеличением глубины, охва­тывающей усилитель ООС, и тока покоя выходного каскада и, естественно, улучшением линейности исходного «параллельного» усилителя.

Глубину ООС увеличивают уменьшением сопротивления ре­зистора R3, Связанное с этим снижение чувствительности усили­теля мощности компенсируют увеличением выходного напряже­ния предварительного усилителя. Следует, однако, учесть, что при коэффициенте усиления меньше 3 усилитель мощности может са­мовозбудиться. Чтобы этого не случилось, между инвертирующим входом ОУ А1 и общим проводом необходимо включить коррек­тирующую цепь из соединенных последовательно резистора (36 кОм) и конденсатора (39 пФ).

Что касается тока покоя транзисторов V3, V4, то его увели­чивают (но не более чем до 500 мА), уменьшая сопротивления резисторов R7, R8. Нелинейные искажения минимизируют подбо­ром резистора R9 на частоте 20 кГц.

Литература

РАДИОЕЖЕГОДНИК-84

Добавить комментарий

Случайные статьи

  • Выключатель вентилятора принудительного охлаждения

    Когда температура поднимается выше вечернего температурного порога уст-во выключает нагрузку(вентилятор), а когда температура падает до нижнего температурного порога уст-во включает нагрузку. Вентилятор в данном уст-ве управляется с помощью температурного ключа VT1 VT2. Среднее температурное значение устанавливается резистором R4, это сопротивление изменяет напряжение на прямом входе компаратора. Напряжение на инверсном входе …Подробнее...
  • Стабилизаторы напряжения на основе ОУ

    Стабилизаторы напряжения на основе ОУ

    Однополярные стабилизаторы напряжения на основе ОУ могут быть построены по схеме инвертирующего и неинвертирующего усилителя, на вход которого подано стабильное напряжение от опорного источника. Достоинством таких стабилизаторов является возможность получения различных по абсолютному значению и знаку стабилизированных напряжений при неизменном опорном. На первом рисунке показана схема стабилизатора в котором на …Подробнее...
  • Простой цифровой индикатор

    Эту схему удобно применять только в тех случаях когда необходима цифровая индикация со средней степенью точности, например в БП от 1 до 10 или 1…99В без десятичного разряда. В основе схемы лежит принцип сравнения величины измеряемого сигнала с линейно нарастающим напряжением и измерения времени нарастания этого напряжения до момента совпадения …Подробнее...
  • Трехканальный усилитель для автомобильной аудиосистемы

    Параметры усилителя: Суммарный диапазон воспроизводимых частот 12…20000Гц Максимальная выходная мощность СЧ-ВЧ каналов(Rн=2,7Ом, Uп=14В) 2*12Вт Максимальная выходная мощность НЧ канала(Rн=4Ом, Uп=14В) 24Вт Номинальная мощность СЧ-ВЧ каналов при КНИ 0,2% 2*8Вт Номинальная мощность НЧ канала при КНИ 0,2% 14Вт Максимальный ток потребления 8 А В данной схеме А1 — ВЧ-СЧ усилитель, а …Подробнее...
  • Чувствительный металлоискатель

    Большинство металлоискателей построены по схеме нулевых биений, это когда имеется 2-а генератора с постоянной и поисковой частотой, при этом частота поискового генератора зависит от индуктивности поисковой катушки. Повысить чувствительность металлоискателя построенного по такому методу можно если поднять опорную частоту примерно в 10 раз больше частоты поискового генератора. Используя такой метод …Подробнее...