За последние годы было опубликовано немало описаний усилителей мощности ЗЧ (УМЗЧ). Однако высокое качество многих конструкций достигнут то ценой значительного их усложнения и меньшей доступности для повторения. В то же время современная элементная база в сочетании с новыми схемотехническими решениями позволяет сегодня создавать УМЗЧ, сочетающие такие достоинства, как высокие качественные показатели, простота схемотехнических решений, легкость настройки. Одна из таких конструкций и предлагается вниманию читателей.
Основные технические характеристики усилителя
Входное сопротивление, кОм...........................................................................................................................................................130
Номинальное входное напряжение, В...............................................................................................................................................0,7
Номинальная (максимальная) выходная мощность, Вт .................................................................................................................12 (15)
Номинальный диапазон частот, Гц..............................................................................................................................................20...20 000
Коэффициент гармоник при выходной мощности 1...12 Вт в номинальном диапазоне частот (на частоте I кГц), % .........0,04 (0,02)
Скорость нарастания выходного напряжения (при отключенной катушке LI), В/мкс, не менее...................................................10
Относительный уровень шума (невзвешенное значение), дБ. не более..........................................................................................-90
Принципиальная схема УМЗЧ приведена на рис. 1. Он состоит из усилителя напряжения на ОУ DA1 и усилителя тока на транзисторах VT2—VT5. Основная особенность УМЗЧ — нестандартное включение ОУ [1], работающего на источник тока на транзисторе VT1, Такое включение позволяет более полно использовать напряжение питания, получить низкий коэффициент гармоник ОУ (особенно в области высших звуковых частот) и большую скорость нарастания выходного напряжения.
Несколько видоизменена, по
сравнению с обычной, и схема выходного каскада
УМЗЧ. Анализ причин возникновения нелинейных
искажений показал, что существенный вклад в их
увеличение вносит накапливание электрического
заряда во входных емкостях транзисторов. Причем
для мощных транзисторов выходного каскада
величина этого заряда оказывается довольно
большой, что приводит к резкому увеличению
нелинейных искажений и возникновению сквозных
токов через выходные транзисторы в момент
изменения полярности усиливаемого сигнала [2].
Помимо снижения нелинейных искажений
примененное в данном УМЗЧ включение выходных
транзисторов позволило получить минимальный
коэффициент гармоник при токе покоя выходного
каскада 15...20 мА, что, в свою очередь, дало
возможность обойтись без термостабилизации
УМЗЧ. Улучшению качественных показателей
способствовало и применение гальванической
развязки общего провода источника сигнала от
общего провода источника питания [2].
Все детали УМЗЧ, за исключением транзисторов VT2—VT5 и резисторов R10—R12, размещены на печатной плате, выполненной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2). Транзисторы VT2, VT4 и VT3, VT5 закреплены соответственно на двух теплоотводах с площадью рассеивающей поверхности 300 см2. Резисторы R10—R12c помощью гибких проводников припаяны непосредственно к выводам выходных транзисторов. Во избежание возможных замыканий на все выводы транзисторов и резисторов надеты полихлорвиниловые трубки. Печатная плата и теплоотводы закреплены винтами на основании из четырехмиллиметрового органического стекла так, что теплоотводы образуют заднюю стенку усилителя.
В УМЗЧ использованы резисторы СПЗ-226 (R7), проволочные (R11, R12) и МЛТ-0,125 (остальные); конденсаторы КМ-6 и К73-17. Диоды КД522А можно заменить КД521 и КД522 с любым буквенным индексом. На месте транзистора VT1 может работать любой маломощный высокочастотный транзистор структуры n-p-n с напряжением коллектор-эмиттер не менее 30 В. Указанные на схеме транзисторы и ОУ можно заменить любыми другими из этих же серий. Здесь можно использовать и ОУ К140УД8 с любым буквенным индексом, однако в этом случае несколько возрастут нелинейные искажения на частотах выше 5 кГц и снизится скорость нарастания выходного напряжения. Катушка L1 содержит 30 витков провода ПЭВ-1 0,6 намотанных виток к витку на бумажном каркасе диаметром 8 и длиной 25 мм.
Питается усилитель от выпрямителя, выполненного по мостовой схеме на диодах Д243А и подключенного к выводам последовательно и синфазно соединенных вторичных обмоток двух трансформаторов ТН11. Первичные обмотки трансформаторов соединены параллельно и подключены к сети. В фильтре выпрямителя использованы конденсаторы К50-18 емкостью 10000 мкФ.
Налаживание УМЗЧ сводится к установке (резистором R7) тока покоя выходного каскада в пределах 15...20 мА сразу же после подключения к источнику питания. Коэффициент гармоник измерен с помощью .генератора НЧ ГЗ-102 и измерителя нелинейных искажений С6-7. Для снижения коэффициента гармоник (против указанного в технических характеристиках) рекомендуется попарный подбор транзисторов VT2, VT3 и VT4, VT5 с одинаковыми коэффициентами передачи тока h21Э.
Н. ТРОШИН, г. Москва
ЛИТЕРАТУРА
1. Stocchino G. Reducing opamp crossover distortion.— Electronics & Wireless World., 1984, Vol. 90. N 1579, p. 35.
2. Дмитриев Н., Феофилактов Н. Схемотехника усилителей мощности 34.— Радио, 1985, № 5, с. 35—38; № 6, с. 25—28.
Радио № 6, 1988 г.
