Высококачественный УМЗЧ с однополярным питанием | PRACTICAL ELECTRONICS
Идея схемы
Приветствую всех на своём канале! Сегодня хочу предложить Вам схему высококачественного усилителя мощности звуковой частоты с выходной мощностью 47 Вт на 4-омной нагрузке. История создания этой конструкции началась с письма на электронной почте, которое прислал один из читателей канала. В нём он рассказывал, что занимался переработкой схемы на новую элементную базу теперь уже ретро-усилителя Leak 30 и остался очень доволен результатом, в плане звучания. Посмотрев схему, сразу бросилось в глаза однополярное питание и применение в выходном каскаде транзисторов одной проводимости.
Почему эта схема меня заинтересовала? Дело в том, что у меня есть в наличии с десяток трансформаторов от списанных радиостанций речного флота со вторичной обмоткой 42 В и мощностью 150 Вт. Трансформаторы залиты каким-то компаундом и перемотка их проблематична.
Я давно собирался найти подходящую схему УМЗЧ для их применения. И предложенная схема читателем подошла как нельзя лучше. Пока собрал только один канал без корпуса на столе для тестирования и остался результатом более чем доволен. Так что при наличии подобного трансформатора или подходящего ИИП эту схему я однозначно рекомендую. Делать конечно её с нуля, в плане покупать специально для неё трансформатор или перематывать, я бы не стал.
Прежде чем перейти непосредственно к схеме выскажу некоторые соображению по поводу УМЗЧ с однополярным питанием, а именно нюанс использования разделительного конденсатора на выходе, который отталкивает многих радиолюбителей. А между тем в такой схеме есть и свои плюсы. При наличии разделительного конденсатора отсутствует необходимость защиты акустики от постоянного напряжения, которое может появится на выходе усилителя вследствие пробоя выходных транзисторов. Ещё один плюс при однополярном питании — блок питания для УМЗЧ становится проще, вследствие меньшего количества деталей.
А завал АЧХ на низах решается охватом конденсатора отрицательной обратной связью. Естественно, что сам конденсатор должен обладать большой ёмкостью в диапазоне от 3300 до 10000 мкФ и иметь низкие значения ESR. Не стоит применять в качестве такого конденсатора китайские аналоги К50-35.
Работа схемы
С оригинальной схемой от Leак я не работал, а сразу перешёл к схеме присланной читателем. Я её несколько изменил и получилась вот такой вот вариант:
Схема электрическая принципиальная УМЗЧ с однополярным питаниемТехнические характеристики:
Номинальная выходная мощность Rн=4Ом, Uпит=50В — 47 Вт;
Рабочая полоса частот — 20 Гц…20 кГц;
THD при Pвых=47Вт на частоте 1 кГц — 0,05%, на частоте 20 кГц — 0,06%;
Номинальное входное напряжение — 1 В амплитудное, или 0,7 В действующего
Неравномерность АЧХ в рабочей полосе частот — 0,5 Дб
Отношение сигнал/шум (невзвешенное) — 95 Дб.
Каскад усилителя по напряжению выполнен на транзисторах VT1VT3.
Напряжение смещения для транзистора VT1 образовано резисторами R7R3R4 и R5R6 со связями на конденсаторах C4 и C5. Общая отрицательная обратная связь определяющая усиление схемы — это цепи на R8C6 и R2C3. Для устойчивой работы на ВЧ включены шунтирующие конденсаторы C7 и C8. Нагрузкой для усилителя напряжения служит подстроечный резистор R12, которым устанавливается ток покоя, транзистор в диодном включении VT2, имеющий тепловой контакт с радиаторами VT6VT7 и резисторы R11R10. С этой цепи напряжение поступает на каскад предварительного усиления по току VT4VT5, а с его нагрузочных резисторов R13R14 на оконечный — VT6VT7.
Конструкция и детали
Печатная плата для схемы УМЗЧ с однополярным питаниемПечатная плата для усилителя выполнена в одностороннем варианте. Транзисторы VT6VT7 запаиваются непосредственно на плату и крепятся к теплоотводу (не забываем про изолирующие подложки) как и транзистор VT2.
Площадь теплоотвода — не менее 500 см2 в пассивном режиме охлаждения. По настройке схемы: при правильном монтаже и исправных деталях — только выставить ток покоя. Сначала резистор R12 устанавливаем в минимальное сопротивление, затем, плавно увеличивая сопротивление попадаем в диапазон 30-40 мА. Это ещё одно преимущество данной схемы — малое значение тока покоя. Эксперименты показали, что дальнейшее увеличение тока покоя до классических 100-150 мА, кроме как дополнительного нагрева выходных транзисторов больше ничего не даёт.
радиолюбительэлектроникаумзч
Поделиться в социальных сетях
Вам может понравиться
УМЗЧ С ОДНОПОЛЯРНЫМ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ
УМЗЧ С ОДНОПОЛЯРНЫМ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯУМЗЧ С ОДНОПОЛЯРНЫМ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ
М. САПОЖНИКОВ, г. Ганей-Авив, Израиль
Современное построение
бытовой радиоэлектронной аппаратуры
базируется полностью на использовании
специализированных функциональных
интегральных микросхем.
Это несомненное
достоинство при производстве
оборачивается некоторыми неудобствами для
любителей самостоятельно отремонтировать
аппарат, когда не удается приобрести
требуемую микросхему. В такой ситуации
может выручить опыт радиолюбителей по
созданию отдельных узлов и блоков на
дискретных элементах.
В данной статье приводится описание стереофонического усилителя для использования в музыкальных центрах с дополнительной возможностью применения общего низкочастотного излучателя.
Описанный УМЗЧ имеет следующие основные технические характеристики:
входное напряжение — 0,5 В;
входное сопротивление — 330 кОм;
коэффициент усиления — 26 дБ;
номинальная мощность в каждом СЧ-ВЧ канале — 14 Вт на нагрузке 8 Ом и 20 Вт на нагрузке 4 Ом:
номинальная мощность в общем НЧ канале — 36 Вт на нагрузке 8 Ом;
диапазон
воспроизводимых частот — 20…20 000
Гц; коэффициент гармоник на частоте 1
кГц— 0,04 %, на частоте 20
кГц — 0,06 %.
Принципиальная схема УМЗЧ приведена на рис. 1. В нем каналы звуковоспроизведения построены так, что для низкочастотной нагрузки они представляют мостовой усилитель [1]. В одном из каналов сигнал инвертируется, а в другом — нет. Общая низкочастотная головка включена между выходами каналов. Сигнал инвертируется во входном буферном усилительном каскаде на транзисторах VT1 и VT2, которые включены по схеме составного транзистора, что позволило получить высокое входное сопротивление УМЗЧ. Инвертированный сигнал выделяется на резисторе R6, а неинвертированный — на резисторе R7. Для последующего усиления в правом канале сигнал снимается с резистора R7′, а в левом — с резистора R6.
Поскольку схемы каналов
полностью идентичны, приведем описание
лишь левого канала. На входе и выходе
буферного каскада имеются фильтры R1C2 и R9C6,
подавляющие сигналы с частотами 100 кГц и
выше. Если УМЗЧ будет использоваться без
общего НЧ канала, сигнал с буферных
каскадов в обоих каналах надо снимать с
резисторов R7(R7′).
С них же можно снимать
сигнал для подачи на телефонный усилитель.
Буферные каскады питаются от общего
стабилизатора напряжения. Единственная его
особенность в том, что в качестве
стабилитронов используются переходы база-эмиттер
транзисторов VT3 — VT6. При обратном включении
такой переход является неплохим
стабилитроном при небольшом токе
стабилизации.
В точке соединения резисторов R10 и R11 входной сигнал суммируется с сигналом ООС. Коэффициент усиления УМЗЧ зависит от соотношения сопротивлений этих резисторов и при указанных на схеме номиналах составляет 26 дБ. Суммированный сигнал поступает на базу составного транзистора VT7, VT8, нагруженного на низкоомную входную цепь R14, R15 следующего усилительного каскада, собранного на транзисторе VT9, включенном по схеме с ОБ. Каскад с таким включением транзистора менее зависим от паразитных межэлектродных обратных связей, что хорошо влияет на АЧХ всего устройства.
Выходной каскад и
устройство стабилизации его тока покоя
мало отличается от описанных в [2] и [З].
Подобная схема
уменьшает искажения сигналов малых уровней
и делает звучание более разборчивым и
прозрачным. Еще одна особенность данного
выходного каскада — постоянное напряжение
на его выходах несколько ниже половины
напряжения питания. Это позволяет обойтись
без стабилизатора напряжения, выведя
пульсацию на выходных гнездах источника
питания за пределы максимального размаха
амплитуды выходного сигнала.
Для работы с общим НЧ
каналом [1] необходимо,
чтобы постоянное напряжение на выходах
устройства было одинаковым и
стабилизированным. В данном случае это
обеспечивается наличием общего составного
стабилитрона VD1, VD2, включенного в
эмиттерные цепи входных каскадов обоих
каналов УМЗЧ. Параллельно составному
стабилитрону включен конденсатор С10
достаточно большой емкости. Постепенно
заряжаясь после подачи питания на
усилитель, он обеспечивает плавное
нарастание напряжения на его выходах, что
устраняет характерный «щелчок»,
сопровождающий включение УМЗЧ. Элементы L1,
С 15, С 15′ выделяют сигналы с частотами ниже 250
Гц для общего НЧ канала, а конденсаторы С14 и
С14′ — сигналы с частотами выше 250 Гц для СЧ-ВЧ
звеньев.
Для этой конструкции печатную плату автор не разрабатывал и детали монтировал на макетной плате. На ней был собран почти весь усилитель, кроме выходных каскадов. Транзисторы VT10, VT11, VT13 — VT1 б, конденсатор СП и резисторы R18 — R21 (а также детали другого канала, обозначенные индексами) установлены на общем теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности 600 см2. Транзисторы VT13 и VT15 закреплены на теплоотводе общим винтом МЗ. Под транзисторы следует подложить слюдяную прокладку. Чтобы исключить контакт винта с коллекторами транзисторов, на него следует надеть короткий отрезок поливинилхлоридной трубки. Без прокладок закрепляются
транзисторы VT14 и VT16. Резистор R21 припаивают к базовым выводам транзисторов VT15 и VT16, а конденсатор С11 — к выводам коллекторов VT13, VT15.
Транзистор VT11 и резисторы R18 — R20
располагают на текстолитовой планке с
контактами. Коллектор транзистора VT10
припаивают к базе транзистора VT13. Это
необходимо для надежного теплового
контакта с транзисторами VT13 и VT15. В УМЗЧ
можно использовать отечественные
транзисторы КТ502Б вместо ВС640; КТ503Б —
вместо ВС639; КТ818АМ — вместо BD912; КТ819АМ
— вместо BD911, резисторы МЛТ 0,25, конденсаторы
любые соответствующих типов и номиналов.
Катушка L1 бескаркасная, содержит 320 витков
провода ПЭЛ 1,2, намотанных внавал на оправке
диаметром 45 мм, длина намотки — 35 мм.Налаживание
УМЗЧ начинают с проверки напряжений на
выходе стабилизатора напряжения (эмиттер
VT3) и на выходах буферных усилителей (эмиттеры
VT1, VT2). Они не должны отличаться от указанных
на схеме более чем на 10 %. На этом этапе
налаживания предохранители FU1 и FU2 должны
быть вынуты. Затем, не подключая нагрузку,
вместо предохранителя FU1 следует включить
амперметр. После этого постепенно уменьшая
предел его измерения, нужно убедиться в том,
что ток покоя верхнего (по схеме) плеча УМЗЧ
не
Те
же операции проделывают в другом плече УМЗЧ,
подключив амперметр на место переключателя
FU2. Далее, установив оба предохранителя на
место, следует убедиться в том, что
постоянные напряжения на выходах обоих
каналов отличаются не более чем на 150 мВ.
Сами эти напряжения должны быть на 5…10 %
ниже половины напряжения питания. При
необходимости их устанавливают подбором
стабилитронов VD1 и VD2. Затем вместо головок
ВА2 и ВАЗ к выходам УМЗЧ подключают
резисторы сопротивлением 4 Ом и мощностью в
несколько ватт и еще раз проверяют ток
покоя каждого из каналов.
После этого к замкнутым
между собой входам обоих каналов
подключают генератор 34, а к выходу одного из
каналов — осциллограф. Подавая на вход
сигнал порядка 15…20 мВ и наблюдая выходной
сигнал на экране осциллографа, убеждаются в
том, что «ступенька» в нем отсутствует.
При токе покоя 30…40 мА ее вообще нет на
частоте 1 кГц, а на частоте 12 кГц «ступеньку»
все же можно наблюдать. Если же увеличить
ток покоя до 100.
..130 мА (уменьшив
сопротивление резистора R18), то она не
появляется даже на частотах выше 20 кГц.
Далее, подав на вход сигнал прямоугольной
формы, убеждаются в отсутствии паразитных
выбросов на его фронтах и спадах на выходе,
а также в отсутствии паразитных колебаний
высокой частоты. Если таковые все-таки есть,
то следует увеличивать емкость
конденсатора С8 до их исчезновения. Все
описанные операции проделывают и в другом
канале. На этом налаживание УМЗЧ
заканчивают.
В НЧ канале не рекомендуется использовать нагрузку сопротивлением менее 8 Ом из-за сложности согласования этого канала с СЧ-ВЧ каналами по уровню сигнала. Для отключения звука в АС желательно отключать конденсаторы С5 (С5′) от буферных каскадов.
При желании
можно изготовить телефонный усилитель,
собрав его по схеме, показанной на рис. 2.
Этот усилитель аналогичен УМЗЧ, описанному
в [4]. Он также работает в линейном режиме (класс
А), но при меньших токах покоя, порядка 15.
..20
мА через каждую коллекторную цепь
транзисторов VT3, VT4 (VT3′, VT4′). Ток
покоя устанавливают подбором резистора
R6 (R6′). Транзисторы VT3, VT4 (VT3′, VT4′)
должны быть установлены на теплоотводе
общей площадью не менее 80 см
2
или на поверхности
металлического шасси через изоляционные
прокладки. Транзистор С2336 можно заменить КТ602БМ.
Данный УМЗЧ был разработан и изготовлен автором для восстановления музыкального центра «MARC-NR-75F1».
Блок питания УМЗЧ должен обеспечивать ток не менее 5 А при напряжении 44 В. При других напряжениях будет меняться выходная мощность. Это следует учитывать и применять выходные транзисторы с соответствующими предельными токами и напряжениями. Кроме того, придется подобрать стабилитроны VD1, VD2 для обеспечения постоянного напряжения, на5…10% меньшего, чем половина напряжения питания.
Если переделываемый аппарат имеет стабилизированный источник питания, например, «Victoria-001 -stereo» (Рижский радиозавод), то напряжение на выходах желательно выбрать 1/2
Со стабилизированным источником питания
параметры УМЗЧ будут выше.
ЛИТЕРАТУРА
1. Захаров А. «Мелодия-101-стерео» с общим низкочастотным каналом.— Радио,1987,№ 4,с. 34, 35.
2. Акулиничев И. О критичности питания усилителя мощности. — Радио, 1984,№ 11,с.33,34.
3. Акулиничев И. УМЗЧ с глубокой ООС. — Радио, 1989, № 10, с. 56—58.
4. Васильев В. Ультралинейный усилитель класса А. Зарубежные радиолюбительские конструкции. МРБ, вып. 1048.— М.: Радио и связь, 1982, с. 14—16.
Анализ схемы
— транзисторный аудиоусилитель с двойным источником питания
Задавать вопрос
спросил
Изменено 3 года, 3 месяца назад
Просмотрено 2к раз
\$\начало группы\$
Есть много похожих тем, но я не могу найти ответ, который бы меня удовлетворил.
Итак, в основном я пытаюсь сделать транзисторный усилитель звука с двойным питанием (+/- 12 В). Я нашел такую схему в какой-то теме:
Но у меня она не работает. Вот схема LTspice с волновым графиком Vout:
Может быть, кто-нибудь знает, в чем проблема, или может показать мне какую-нибудь более простую схему без дифференциального транзистора (может быть, один транзистор с двухтактным выходом).
С наилучшими пожеланиями
Кроме того, когда я, наконец, запущу эту схему, вы знаете, как увеличить усиление этой схемы (?), на данный момент оно составляет около 30 В/В.
Когда я добавляю резистор, имитирующий динамик, форма выходного сигнала снова начинает путаться, и буквально непонятно почему.
- транзисторы
- схемотехника
- усилитель
- схемотехника
\$\конечная группа\$
8
\$\начало группы\$
Q5 в примере схемы представляет собой транзистор PNP, но в вашей схеме LTSpice вы использовали транзистор NPN.
Это сделает его неработоспособным: —
Вы также забыли эмиттерные резисторы для выходных транзисторов. Могут быть и другие ошибки, но этого достаточно, чтобы заставить вас пересмотреть симуляцию.
Приложение
Вопрос 3 тоже неверен.
Кроме того, когда я, наконец, запущу эту цепь, ты знаешь, как повысить усиление этой схемы(?), на данный момент оно равно 30 В/В.
Коэффициент усиления по переменному току в средней полосе определяется отношением R4 к R5 плюс 1. Для используемых значений я оцениваю усиление в средней полосе как 31,3. Если вам требуется большее усиление, вы можете уменьшить R5 или увеличить R4, но в любом случае у вас могут возникнуть проблемы с усилением на верхних частотах — вам нужно это проверить, и если у вас есть проблема, может быть проще примените усиление операционного усилителя перед входом.
\$\конечная группа\$
5
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
9Усилитель 0000 класса b — мощность с одной шины на сбалансированную РЕДАКТИРОВАТЬ: Я построил схему, показанную ниже. У меня завалялись силовые транзисторы, так как они используются в аудиоусилителях класса B, и они стоят очень дешево на веб-сайте «река джунглей» — около 12 долларов за пять пар. Без радиаторов (которые я обязательно добавлю позже!) он хорошо работает при входном напряжении до 31 В (самое высокое, на которое способен мой блок питания с одной шиной) и при «односторонней» нагрузке 50 Ом. В этот момент через Q1 проходит около 300 мА, и хотя транзистор нагревается, я сомневаюсь, что когда-нибудь получу такой большой дисбаланс. Если я это сделаю, ну, я ожидаю, что к этому моменту у меня будут радиаторы на месте.
Первоначально между базами транзисторов и выходом операционного усилителя были установлены обычные диоды, но это создавало (как и должно!) значительный ток покоя, особенно при более высоких входных напряжениях.
Я понял, что сомневаюсь, что мне когда-нибудь понадобится избавляться от «кроссоверных искажений», в частности из-за сглаживающих колпачков на выходе. Лучше в этом случае уменьшить рассеивание покоя.
У меня есть ощущение, что срок службы этих транзисторов, вероятно, будет недостаточным, чтобы получить действительно огромные «земляные» токи. Я пытался настроить их на что-то вроде пары Дарлингтона с меньшим по размеру транзистором для их управления, но я думаю, что это будет хорошо для моих нужд прямо сейчас.
Итак, большое спасибо тем, кто помог с уверенностью, несмотря на «неудачный инженерный выбор», связанный с этим. Это обошлось очень дешево, вероятно, менее 5 долларов за все, хотя трудно сказать, поскольку все это было у меня под рукой, я уверен, что его возможностей более чем достаточно для того, для чего он мне нужен (обычно для управления операционными усилителями!) и это был отличный опыт обучения. Не в последнюю очередь я узнал, что при обратном напряжении электролита он а) потребляет довольно большой ток и б) действительно взорвется, если вы не заметите, что корпус расширяется, и вытащите его оттуда первым!
Недавно я получил блок питания, который, как я думал, был настольным блоком питания с двумя шинами, но оказался только с одной шиной.
Двойной рельс нужен только изредка, и то не с большой мощностью. Я видел множество вариантов создания разделенной шины из одной, от пары резисторов до полноценного подхода типа переключателя/инвертора.
Обычная идея, которую я обнаружил, заключалась в использовании операционного усилителя для отслеживания центрального напряжения. Плюсы/минусы для этого, как правило, задокументированы как довольно простые (по сравнению с подходами режима переключения, которые слишком сложны для моих интересов), обеспечивая при этом гораздо лучшее отслеживание, чем простые резисторы (которые были бы безнадежно громоздкими и неточными для меня), но с ограничение, заключающееся в том, что можно обрабатывать только несколько миллиампер «земляного» тока.
Я думаю, что если бы я взял это за отправную точку, но добавил то, что выглядело бы как выходной каскад аудиоусилителя класса B со скромными мощными транзисторами, я мог бы разумно увеличить это до приемлемого уровня (я сомневаюсь Мне когда-либо понадобится более 250 мА при работе в этом режиме, а обычно намного меньше).
