| Ваш IP: 54.198.78.121 | Online(31) - гости: 18, боты: 13 | Загрузка сервера: 0.8 ::::::::::::

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

  • Регулятор постоянного напряжения 0-50В

    Регулятор постоянного напряжения 0-50В

    На рисунке показана схема регулятора постоянного напряжения от 0 до 50 В. Схема состоит их регулятора опорного напряжения выполненного на ОУ СА3140, который сравнивает выходное напряжение с опорным и выходной частью на транзисторах VT1-VT3. Регулировка выходного напряжения происходит при помощи потенциометра R5. Выходное напряжение будет в два раза больше напряжения между неинвертирующим …Подробнее...
  • Преобразователь напряжения 6В>12В на TDA2003

    На DA1 построен стабильный мультивибратор, его частота колебаний зависит от емкости С3 и примерно равна 4 кГц в режиме ожидания и увеличивается в не нагруженном состоянии до 7 кГц.На выходе DA2 сигнал идентичен сигналу с выхода мультивибратора DA1, но в противоположной фазе. Когда на выходе DA1 сигнал низкого уровня, С4 заряжается …Подробнее...
  • LM4910 — стерео усилитель для наушников

    LM4910 — стерео усилитель для наушников

    LM4910 (National Semiconductors) — интегрированный стерео усилитель, в основном, предназначена для стерео наушников. Напряжение питания 3,3 В, выходная мощность может достигать 0.35 Вт на 32 ом нагрузке. LM4910 имеет очень низкий уровень искажений (менее 1%) и ток потребления во всемя спящего режима менее 1мкА. C1 и C2 входные разделительные конденсаторы …Подробнее...
  • Базовые логические элементы микросхем ТТЛ и КМОП

    Буфер предназначен для увеличения выходной мощности элемента, для согласования выходных и входных уровней сигналов микросхем различного типа. Существуют буферные усилители с передачей сигнала без инверсии и с инверсией. Буферы имеют один вход и один выход. Инвертор преобразует лог. 1 на входе в лог. 0 на выходе и лог. 0 на …Подробнее...
  • ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ12 В/0,1 А И ЕГО ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

    ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ12 В/0,1 А И ЕГО ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

    Модуль питания BP5041A является основным компонентом простого и недорого бестрансформаторного источника питания с выходным напряжением 12 В и выходным током 0,1 А. Схема источника питания на базе модуля BP5041A приведена на рис. 2. Рис. 2. Источник питания 12 В/0,1 А на основе модуля BP5041A Входным напряжением модуля BP5041А является постоянное напряжение, …Подробнее...