Форум радиоконструкторов

Поддерживается техническим комитетом Лиги радиолюбителей Украины.
Текущее время: 29 апр 2017, 12:15

Часовой пояс: UTC+03:00




Начать новую тему  Ответить на тему  [ 5 сообщений ] 
Автор Сообщение
СообщениеДобавлено: 31 мар 2016, 08:15 
Не в сети

Зарегистрирован: 21 фев 2016, 08:19
Сообщения: 35
Откуда: Винница
Изображение

В наше время высоких технологий, интегрированных микросхем и заумных схемных решений уже трудно удивить любителей высококачественного звуковоспроизведения или умеющих держать в руках паяльник конструкторов простым усилителем звуковой частоты на полевых транзисторах разного типа проводимости.

Большинство таких усилителей, даже лучших мировых образцов, построены по традиционной схеме с дифференциальным или интегральным входным каскадом и множеством дополнительных элементов, не принимающих участия в усилении сигнала, но обеспечивающих временную и температурную стабильность. Не изменило традиционных схемных решений и применение в выходных каскадах мощных комплементарных транзисторов.

В результате активных творческих поисков и сознательного ухода от множества доминирующих стереотипных схемных решений, мне удалось создать свой собственный оригинальный прототип усилителя, имеющего минимальное количество электронных компонентов и обладающего исключительной стабильностью, надёжностью и высокими техническими характеристиками, способными удовлетворить запросы даже самых искушённых музыкальных гурманов.

Основные параметры усилителя при сопротивлении нагрузки 8 Ом приведены в таблице.

Изображение

При разработке усилителя особое внимание было обращено на простоту исполнения, лёгкость повторения и качественные показатели, а также максимальный КПД и минимальное количество используемых радиокомпонентов, что дало возможность существенно повысить его надёжность и упростить налаживание. Учитывалось также наличие, стоимость и доступность деталей в торговой сети, что значительно снизило трудности при комплектации и изготовлении усилителя.

Схема усилителя состоит из входного парафазного каскада на маломощных полевых транзисторах разного типа проводимости канала VT1 и VT2 включённых по схеме с общим истоком, нагрузкой которых являются резисторы R2 и R3. Резистор R1 соединяет затворы этих транзисторов с землёй и определяет входное сопротивление усилителя, а совместно с ёмкостью входного разделительного конденсатора C1 задаёт частотную характеристику усилителя в низкочастотной области звукового спектра.

Транзисторы VT3 и VT4 включены по схеме с общими базами, напряжение на которых задаётся стабилитронами VD1 и VD2. Эти транзисторы обеспечивают развязку транзисторов VT1 и VT2 от переменной составляющей их выходного сигнала, а также снижают излишнее постоянное напряжение на их стоках.

Транзисторы VT5 и VT6 включены по схеме с общим коллектором, их переходы база-эмиттер являются элементами смещения для транзисторов VT1 и VT2, а изменения постоянного напряжения на базах, связанных через резисторы R7 и R10 с выходом усилителя, компенсируют произвольный уход средней точки и рост тока покоя. Падение постоянного напряжения на резисторах R2 и R3 открывает выходные транзисторы VT7 и VT8 на величину начального тока стока (тока покоя), определяющего работу усилителя в классе AB.

Изображение

Схема усилителя работает следующим образом. Положительная полуволна входного сигнала через конденсатор C1 поступает на затвор транзистора VT1 вызывая увеличение его тока стока, в результате чего увеличивается падение напряжения на резисторе R2, что приводит к отпиранию транзистора VT7 и появлению положительной полуволны сигнала на выходе усилителя.

Через делитель напряжения на элементах R7, C2, R8, задающего коэффициент усиления всего усилителя, и эмиттерный повторитель на транзисторе VT5 часть выходного сигнала подаётся в исток транзистора VT1, действуя как отрицательная обратная связь, компенсирующая нелинейные искажения огибающей сигнала, а снимаемое с резистора R11 постоянное напряжение стабилизирует ток покоя и среднюю точку.

Усиление отрицательной полуволны входного сигнала, действие обратной связи и стабилизация параметров усилителя происходит аналогичным образом в нижней, симметричной верхней, половине схемы. Резисторы R4 и R5 вместе с входными ёмкостями транзисторов VT7 и VT8 образуют фильтры нижних частот, ограничивающие полосу пропускания усилителя и устраняющие его самовозбуждение.

Монтаж схемы усилителя, кроме выходных транзисторов VT7 и VT8 расположенных на охлаждающих радиаторах, производится на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита или гетинакса размером 115 х 63 мм и толщиной 2 — 3 мм. В качестве корпуса можно с успехом использовать усилитель Электроника УК 043С показанный на фото.

Ниже показан рисунок печатной платы со стороны дорожек.


Изображение

Расположение деталей на плате усилителя показано на рисунке ниже.

Изображение

Налаживание усилителя сводится к установке подстроечными резисторами R2 и R3 тока покоя выходных транзисторов, а также нулевого напряжения на выходе усилителя (средней точки). Для этого резисторы R2 и R3 устанавливают в среднее положение, выход усилителя нагружают на маломощную лампу накаливания напряжением 24В и подают напряжение питания. Лампа при этом светиться не должна, что говорит о правильном монтаже и исправных деталях.

Попеременно и плавно вращая оба подстроечных резистора в сторону увеличения их номинала, добиваются появления тока через транзисторы VT7 и VT8 который контролируют цифровым милливольтметром по падению напряжения на резисторе R11 и R12. Значение этого напряжения при указанных на схеме номиналах резисторов должно быть в пределах 15 — 20 mV, что соответствует току покоя 75 — 100 mA.

Если средняя точка на выходе усилителя смещена в сторону плюса, её устанавливают на нуль подстроечным резистором R2, если она смещена в сторону минуса, её устанавливают на нуль подстроечным резистором R3. Снова контролируют ток покоя выходных транзисторов и при необходимости повторяют операцию ещё раз.


Одним из важных свойств полевых транзисторов, отличающим их от биполярных собратьев, является то, что при перегреве проводимость их канала уменьшается, соответственно падает крутизна характеристики и ток стока, чем предотвращается тепловой пробой. Ещё одно свойство полевых транзисторов, применённых в выходном каскаде усилителя, это квадратичность их переходных характеристик, что способствует уменьшению нелинейных искажений при больших уровнях выходной мощности. Чем выше ток через транзисторы VT7 и VT8, тем большими становятся их крутизна характеристики и коэффициент усиления, и тем более глубокой оказывается отрицательная обратная связь.

Транзисторы VT1 и VT2 должны иметь равные или близкие начальные токи стока Idss. Транзисторы VT5 и VT6 могут быть заменены транзисторами 2SC9015 и 2SC9014 без ухудшения параметров усилителя. Выходные транзисторы VT7 и VT8 необходимо подобрать с близким напряжением открывания канала Vgs(to) которое для этого типа транзисторов обычно составляет от 3 до 4 Вольт. Это можно сделать непосредственно при покупке, применив простое самодельное или промышленное устройство.

Хорошо паруются типы транзисторов указанные на схеме, а также комплементарные пары IRFP9240 с p-каналом и IRFP240 с n-каналом, или 2SJ162 с p-каналом и 2SK1058 с n-каналом. Их необходимо устанавливать на радиаторы, имеющие соответствующую мощности площадь, через изоляционные прокладки.

Резисторы R2 и R3 многооборотные прецизионные типа СП3-39А, СП5-2 или подобные. Электролитические конденсаторы C2 и C3 неполярные. При использовании импульсного блока питания конденсаторы C5 и C6 следует зашунтировать безиндукционными конденсаторами ёмкостью 0,1 — 1,0 мкФ. Резисторы R11 и R12 непроволочные типа Fuse, обрывающиеся при перегрузке.


Усилитель сохраняет свою работоспособность при напряжении питания от ±15 до ±30 Вольт. Необходимо лишь применять блок питания на ток не менее 5 Ампер, стабилитроны VD1 и VD2 на напряжение равное половине питающих и конденсаторы C5 и C6 на соответствующее рабочее напряжение. При длительной эксплуатации усилителя в режиме максимальной громкости, мощность резисторов R11 и R12 следует увеличить до 5 Ватт, их номиналы снизить до 0,1 Ом, а ток покоя усилителя увеличить до 150 — 200 мА. Для лучшего охлаждения можно использовать компьютерный кулер.

При включении усилителя в сеть, до момента достижения половины питающего напряжения на конденсаторах C5 и C6 стабилитроны VD1 и VD2 оказываются запертыми, а вместе с ними все транзисторы, отпирание которых происходит плавно и одновременно в обеих половинах схемы, что полностью устраняет характерный для многих подобных конструкций неприятный хлопок в громкоговорителе. По этой причине усилителю не страшны аварийные выключения и включения питающего напряжения даже во время работы на полной выходной мощности.

Главная особенность схемы усилителя, отличающая его от подобных конструкций, состоит в том, что выходной сигнал, усиленный мощными транзисторами, снимается с их стоков, которые не являются управляющими электродами. Это позволило исключить специфические искажения, вызываемые воздействием противо-ЭДС звуковой катушки громкоговорителя на выходные транзисторы, если сигнал снимается с их истоков или эмиттеров. Таким образом, по принципу работы данный усилитель приравнивается к ламповому, однако значительно превосходит его по экономичности, ширине полосы воспроизводимых частот, быстродействию, надёжности, не говоря уже о электрических параметрах и затратах на комплектующие.

Усилитель был испытан в работе с разными источниками сигнала при разных температурах окружающей среды и показал свою высокую надёжность, стабильность, отличные выходные и динамические характеристики, и рекомендуется для повторения любителям высококачественного домашнего или профессионального звуковоспроизведения.

Блок регулировки громкости, тембров и баланса можно выполнить по схеме, приведённой на сайте http://cxem.net/sound/tembrs/tembr14.php с использованием специализированной микросхемы TDA1524A. При необходимости в схему можно добавить также усилитель микрофонного сигнала, выполненный по любой известной схеме.

Ещё более увеличить линейность усилителя и снизить коэффициент нелинейных искажений можно параллельным включением в каждое плечо двух подобранных в пары выходных транзисторов и юстировкой (подгонкой номинала) одного из резисторов R8 или R9 в цепи обратной связи при максимальной выходной мощности. Если удалить переходной конденсатор C1 схему можно превратить в мощный линейный усилитель постоянного тока для систем автоматики, телемеханики и управления.

Один из народных умельцев, россиянин Андрей Нагибин (nagibinas@mail.ru), ведший со мной переписку и задававший вопросы по наладке и модернизации усилителя, восхищённо пишет: «Отличный усилитель! Я собрал и звучит как лампа. Это Нобелевская премия, точно». Из Беларуси кандидат технических наук, радиоиженер, заслуженный изобретатель РБ Михаил Богданович (michailgalina@yandex.by) пишет: «Уважаемый Юрко! Восхищен Вашим техническим решением! Максимальное качество при максимальной простоте. Изготовил себе и наслаждаюсь».
__________________________
Юрко Стрелков-Серга (UT5NC)


Последний раз редактировалось Yurko 16 фев 2017, 16:41, всего редактировалось 4 раза.

Вернуться к началу
СообщениеДобавлено: 28 апр 2016, 14:04 
Не в сети

Зарегистрирован: 28 апр 2016, 13:57
Сообщения: 1
Здравствуйте, интересно было бы узнать аналоги биполярных транзисторов в схеме и возможно ли использование транзисторов с индексом В.


Вернуться к началу
СообщениеДобавлено: 30 апр 2016, 09:46 
Не в сети

Зарегистрирован: 21 фев 2016, 08:19
Сообщения: 35
Откуда: Винница
Ivan писал(а):
аналоги биполярных транзисторов... возможно ли использование транзисторов с индексом В

Транзисторы с индексом B имеют несколько меньший коэффициент усиления, чем с индексом C. В данной схеме это не очень принципиально, поэтому замена вполне возможна. Аналогами по параметрам, не по цоколёвкам, могут быть транзисторы КТ3102Д и КТ3107Ж, но за их качество и надёжность не ручаюсь.


Вернуться к началу
СообщениеДобавлено: 14 дек 2016, 23:45 
Не в сети

Зарегистрирован: 14 дек 2016, 22:51
Сообщения: 1
Прошу совета по высококачественному унч на полевиках

На пиказ Амплитуд +/- на выходе имеется искажение в виде запятой или что то такое. После замены С2 и С5 на бипролярные электролиты, искажение уменьшилось. Искажение зафиксировал так же на эмитерах Т5 и Т6. Чтобы это могло быть? Буду благодарен за совет


Вложения:
002.JPG
002.JPG [ 930.65 КБ | 2788 просмотров ]
Вернуться к началу
СообщениеДобавлено: 16 фев 2017, 16:49 
Не в сети

Зарегистрирован: 21 фев 2016, 08:19
Сообщения: 35
Откуда: Винница
У меня возник вопрос по схеме, пишет Леонид Новиков stopkadr47@mail.ru Хочу реконструировать промышленное изделие из Китая, используя Вашу разработку. По поводу напряжения питания усилителя: в описании Вы указали о работоспособности схемы до ±30 V. Мой блок питания обеспечивает ±43 V, что больше рекомендуемого. Выходные транзисторы достаточно высоковольтные и выдержат это напряжение, а вот предварительную часть нужно запитать через гасящий резистор (по плюсу и минусу) и поставить после резисторов ёмкости примерно на 2200,0 мкФ? Или это не надо городить т.к. схема будет работать и при таком напряжении?

Уважаемый Леонид. Техническое решение в принципе несложное, но при таком высоком напряжении питания сопротивление звуковых колонок должно быть не меньше 8 Ом на канал, иначе усилитель будет работать неправильно. У транзисторов VT3 BC548C и VT4 BC558C максимальное паспортное напряжение на коллекторе составляет 30 V. Их нужно заменить, соответственно, на транзисторы BC546B и BC556B у которых допустимое паспортное напряжение на коллекторе значительно выше. Нужно заменить также стабилитроны VD1 и VD2 на более высоковольтные, чтобы напряжения на стоках транзисторов VT1 и VT2 не превышали 10-12 V. Рассчитывается это просто: 43 V — 10 V = 23 V. Выбираем стабилитроны на напряжение стабилизации 20 V или включаем последовательно два стабилитрона на 10 V. В принципе это всё. Желаю творческих успехов.


Вернуться к началу
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему  Ответить на тему  [ 5 сообщений ] 

Часовой пояс: UTC+03:00


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
cron


Создано на основе phpBB® Forum Software © phpBB Limited
Русская поддержка phpBB