Профессиональный усилитель мощности Владимира Перепёлкина (ВП)

Входное и выходное сопротивление

Кто в первый раз сталкивается с этими понятиями, читайте эту статью. Кому лень читать, вкратце объясню здесь из прошлой статьи. Каждый усилительный каскад имеем свое входное и выходное сопротивление. На схеме Rвх и Rвых

Входное сопротивление усилителя находится по формуле Rвх =Uвх / Iвх . Думаю, здесь вопросов возникать не должно. Эта формула справедлива как для постоянного тока, так и для переменного. В случае с постоянным током – это у нас будет усилитель постоянного тока (УПТ).

Немного иначе обстоят дела с выходным сопротивлением. В теории, можно замкнуть выходные клеммы 3 и 4 накоротко. В этом случае во выходной цепи усилителя у нас появится ток короткого замыкания Iкз

Более наглядно:

Ну и по закону Ома нетрудно догадаться, что Rвых = Eвых / Iкз . Но как же найти Евых ? Достаточно разомкнуть цепь и просто и замерить напряжение мультиметром. Это и будет Eвых. Физический смысл очень простой. Так как вольтметр обладает очень высоким входным сопротивлением, то в цепи у нас почти не будет течь ток, так как по закону Ома I=U/R. А если сопротивление нагрузки бесконечно большое, то, следовательно, Iкз будет бесконечно малое.

В этом случае этим бесконечно маленьким током можно пренебречь и считать, что в цепи нет никакой силы тока. А раз сила тока равна нулю, то и падение напряжения на Rвых также будет равняться нулю или формулой: URвых = IRвых = 0 Вольт. Следовательно, на клеммах 3 и 4 мы будем замерять Eвых .

Выходное сопротивление усилителя можно найти двумя способами: теоретическим и практическим. Теоретический способ, часто сложен, поскольку неизвестны многие параметры “черного ящика”, называемого усилителем. Проще определить выходное сопротивление практическим путем.

Как найти выходное сопротивление на практике

Что нужно для этого? Номинальная мощность усилителя и допустимое напряжение на выходе. Не важно – усилитель это постоянного или переменного тока (напряжения). Тестирование усилителя любого типа желательно выполнять на уровне 70% допустимой выходной мощности. Это общая практика.

Если вы не забыли, мультиметр в этом случае нам покажет ЭДС Eвых , т. е. в данном случае Eвых = Uвых .

Номинал нагрузочного сопротивления должен выбираться исходя из допустимого тока и мощности усилителя.

Пример:

Выходная мощность усилителя 10 Вт, допустимое выходное напряжение (эффективное) 100 В. В этом случае, резистор нагрузки должен иметь сопротивление не менее R=U2/P = 10000/10 = 1 кОм. Мощность резистора: PR = U2/R = 10000/1000 = 10 Вт

Какой же физический смысл этого опыта? В результате этих шагов, у нас цепь станет замкнутой, а два сопротивления, Rвых и Rн , образуют делитель напряжения. Сюда же можно приписать закон Ома для полной цепи, который выражается формулой:

где

I – сила тока в цепи, А

E – ЭДС, В

R – сопротивление нагрузки, Ом

r – внутреннее сопротивление источника ЭДС, Ом

Применительно к нашей ситуации, формула будет иметь такой вид:

Отсюда получаем:

Или словами, ЭДС равняется сумме падений напряжения на каждом сопротивлении.

Как вы могли заметить, падение напряжения на сопротивлении Rвых зависит от силы тока в цепи. Чем больше сила тока в цепи, тем больше падение напряжения на выходном сопротивлении Rвых . Но от чего же зависит сила тока в цепи? От нагрузки Rн ! Чем она меньше, тем больше сила Iвых в цепи, тем больше будет падение напряжения на Rвых , а значит, падение напряжения на URн будет меньше.

Теперь, зная этот принцип, можно косвенно вычислить выходное сопротивление Rвых .

Шаг номер 3: Замеряем напряжение на нагрузке URн. Вспоминаем формулу выше:

отсюда

из формулы

Получаем, что

Далее что нам требуется – это увеличивать входное напряжение и снимать выходное напряжение – так мы увидим всю нелинейность выходной характеристики от тока и сможем замерить выходное сопротивление в диапазоне нагрузок, так как большинство усилителей мощности имеют нелинейность выходного сопротивления от допустимого тока нагрузки.

Измерить ток покоя выходного транзистора

Током покоя называют коллекторный ток, который проходит по транзисторам выходных каскадов при условии, что сигнал отсутствует. В условно-идеальных (невозможных на самом деле) условиях значение такого тока должно находиться на нулевой отметке. На деле это не совсем так, собственная температура и характерные различия разнотипных транзисторов влияют на данный показатель. В наихудшем случае возможен перегрев, который станет причиной теплового пробоя транзистора.

Кроме того, существует ещё один показатель — напряжение покоя. Он демонстрирует значение напряжения соединительной точки транзисторов. Если питание у каскада двухполярное, то напряжение будет равно нулю, а если однополярное, тогда напряжение составляет 1/2 питающего напряжения.

Оба эти показателя должны быть стабилизированы и для этого в качестве первоочередной меры следует озаботиться о контроле температурного режима.

На роль стабилизатора обычно берётся дополнительный транзистор, которые в качестве балласта подсоединяется к базовым цепям (наиболее часто он при этом оказывается прямо на радиаторе, максимально близко к выходным транзисторам).

Чтобы выявить, каков ток покоя выходных транзисторов или каскадов, необходимо при помощи мультиметра измерить данные по падению напряжения для его эммитерных резисторов (значения обычно выражаются в милливольтах), а потом, опираясь на закон Ома и данные по реальному сопротивлению, можно будет вычислить нужный показатель: значение падения напряжения разделить на значение реального сопротивления — значения тока покоя для данного выходного транзистора.

Есть ещё один способ, гораздо менее травмоопасный. Взамен предохранителей потребуется установить сопротивление в 100 Ом и минимальную мощность в 0,5 Ватт для каждого канала. При отсутствии предохранителей сопротивление подсоединяется к разрыву питания. После осуществляется подача питания усилителю, производятся замеры показаний по падению напряжения на приведённом выше уровне сопротивления. Дальнейшая математика до крайности проста: падению напряжения в 1 В соответствует ток покоя величиной в 10мА. Аналогичным образом при 3,5 В получится 35 мА и так далее.

Рабочий диапазон частот

Рабочий диапазон – это диапазон частот, где коэффициент усиления изменяется в допустимых пределах, заданных в технических условиях на усилитель. Для этого надо построить АЧХ усилителя. Обычно этот предел устанавливается на уровне -3 децибел. Почему именно -3 дБ? В свое время так было удобнее учитывать передаваемую энергию. В полосе – 3 дБ передается 50% мощности сигнала.

Но иногда требуется незначительное изменение коэффициента усиления. Например, в -1 дБ. В этом случае рабочий диапазон частот усилителя будет меньше:

↑ Полная схема улучшенного УМЗЧ

Положительные результаты экспериментов подвигли меня к разработке законченной конструкции УМЗЧ, схема которой показана на рис. 5. Конструкция является продуманным балансом простоты, надежности, стабильности и качества звуковоспроизведения.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Рис. 5. Принципиальная схема УМЗЧ с сервоприводом

Входной сигнал через RC – фильтры верхних частот R2, C1 и нижних частот R3, C2 поступает на неинвертирующий вход микросхемы усилителя мощности звуковой частоты DA1.

Цепь L1, R10, C5 обеспечивает устойчивость усилителя при работе на реальную нагрузку. На звуковых частотах реактивное сопротивление катушки индуктивности L1 мало, а конденсатора С5, наоборот, велико, поэтому они не оказывают влияния на работу акустических систем.

На ультразвуковых частотах повышение импеданса катушки L1 изолирует усилитель от емкостной, а снижение реактивного сопротивления конденсатора С5 защищает от индуктивной составляющей нагрузки.

Радиочастотные наводки с акустического кабеля, являющегося антенной, также не пропускаются в цепь общей ООС УМЗЧ элементами C5, L1.

Резистор R10 ограничивает добротность последовательного контура L1, C5.

На ОУ DA2 выполнена схема поддержания нуля на выходе УМЗЧ по постоянному току.

Фильтр нижних частот R9, C4 с инфразвуковой частотой среза 0,03 Гц пропускает на неинвертирующий вход ОУ практически только постоянное напряжение смещения, которое сравнивается с нулевым на заземленном инвертирующем входе ОУ и интегрируется цепью R8, C3. Это медленно изменяющееся постоянное напряжение через резистор R5 подается для компенсации на инвертирующий вход УМЗЧ DA1.

Точность поддержания нуля на выходе DA1 определяется статическими параметрами ОУ DA2 и составляет единицы милливольт.

Коэффициент передачи УМЗЧ по напряжению, как и прежде, определяется отношением резисторов цепи ООС R6 и R4. Благодаря интегратору на ОУ DA2 отпала необходимость в оксидном конденсаторе, включаемом последовательно с резистором R4. Последнее благоприятно отражается на воспроизведении усилителем низких частот.

Операционный усилитель DA2 питается от отдельного двухполярного стабилизатора напряжения, размещенного на печатной плате усилителя. Он выполнен на маломощных стабилизаторах напряжения положительной (DA3) и отрицательной (DA4) полярности по типовой схеме.

Замечу, что для надежной работы стабилизаторов DA3, DA4 в аварийных ситуациях, когда закорачивается питание усилителя, емкость конденсаторов С7, С8 должна находится в пределах 10…22 мкФ. Предпочтительны оксидные конденсаторы с малым импедансом и большим сроком службы.

Собственные шумы усилителя.

Что же такое шум?

В электронике шумом называют беспорядочные колебания амплитуды сигнала, которые глушат полезный сигнал. Сюда же относятся разного рода помехи. Собственные шумы усилителя – это шумы, которые зарождаются как внутри самого усилителя, так и могут быть вызваны внешним источником помех, либо некачественным питанием усилителя. Давайте рассмотрим основные виды шумов усилителя.

Фон

Этот шум вызван некачественным питанием усилителя. Если источник питания собран на сетевом трансформаторе, то шум будет на частоте 100 Гц (2х50Гц, по схеме диодного моста). То есть на выходе такого усилителя мы услышим гудение, если подцепим к выходу динамик. Думаю, вы часто слышали такое выражение “что-то динамики фонят”. Это все из этой серии.

Помехи и наводки

Это могут быть внешние источники, которые так или иначе действуют на усилитель. Это может быть наводка от сети 220 Вольт (очень часто ее можно увидеть, если просто прикоснуться к сигнальному щупу осциллографа), это также может быть какая-либо искра, которая образуется в свечах двигателей внутреннего сгорания.

Небольшое лирическое отступление. Помню, как смотрел диснеевские мультики по первому каналу, а через дорогу сосед пилил дрова с помощью бензопилы Дружба-2. Тогда на экране ТВ были такие помехи, что я про себя тихо материл соседа.

Ну а как же без грозовых разрядов? Благодаря электромагнитному импульсу у нас появилось такое изобретение, как радио.

К источникам помех можно также отнести радио- и ТВ-станции, рядом лежащее и стоящее электрооборудование, типа мощных коммутационных механических ключей, разрядников и тд.

Ну и конечно, это шум самих радиоэлементов. Сюда относится тепловой шум (джонсоновский), дробовой шум, а также фликкер-шум.

Наиболее существенными являются шумы, которые возникают на входе усилителя в самом первом каскаде. Этот шум в дальнейшем усиливается также, как и входной полезный сигнал. В результате на выходе усилителя у нас будет усилен как полезный сигнал, так и шумовой. Поэтому, при проектировании качественных усилителей стараются как можно сильнее минимизировать шум на входе первого каскада усилителя.

Постскриптум год спустя.

После публикации схемы автор много общался с читателями журнала. Стало ясно, что есть необходимость разъяснить некоторые непонятные моменты, а также поговорить о способах доработки усилителя.

Установка тока покоя и напряжения средней точки.

Как показывает читательская почта, радиолюбителям при повторении усилителя JLH неудобно подбирать номиналы резисторов при настройке и под конкретную нагрузку. Часто под рукой просто не оказывается необходимого сопротивления. Да и настоящий аудиофил в поисках своего «идеального» звучания часто меняет акустические системы, а каждый раз менять ток покоя подбором элементов будет неудобно.

Поэтому Джон доработал свой усилитель, разбив резистор R2 на две части: постоянный (для ограничения максимального тока) и подстроечный (на 2,5 кОм), которым можно оперативно установить требуемое значение тока.

Так же оказалась крайне неудобной установка половины напряжения питания на выходе усилителя путём подбора номинала резистора R5. Значение приходилось подбирать с довольно высокой точностью, но в малом диапазоне. Поэтому было принято решение для облегчения регулировки разбить резисторы смещения, что позволяет сделать регулировку более точной и удобной.

Все доработки (изменённые или добавленные элементы отмечены звёздочками) представлены на схеме:

Теперь ток покоя устанавливается подстроечным резистором, а напряжение в средней точке подбором резистора 12 кОм.

Некоторые неясности возникли и с резистором развязки в питании первого каскада. На схеме было указано, что если используется общее питание первого каскада для двух стерео-каналов, то резистор развязки и сглаживающий конденсатор могут быть в единственном экземпляре. Номинал резистора в таком варианте должен быть 22 кОм. Если вы делаете усилитель в виде моно-блоков с раздельным питанием каждого канала, то элементы развязки нужно установить в каждом канале и значение резистора должно составлять 39 кОм.

При питании от нестабилизированного источника номинал фильтрующего конденсатора развязки следует увеличить до 250 мкФ.

Как отмечает автор, при сопротивлении нагрузки 8-15 Ом усилитель можно питать от нестабилизированного источника. Однако, для достижения наилучших результатов, минимизации фона и шумов в идеале требуется стабилизированное питание. Кроме того, блок питания должен иметь низкое и постоянное выходное сопротивление. Построение мощного стабилизатора, соответсвующего указанным требованиям, это отдельная тема и в данной статье мы её рассматривать не будем.

Контроль за током покоя.

Многих читателей удивило отсутствие в схеме цепей термостабилизации тока выходного каскада. У автора даже были попытки разработать следящую систему, но… Как показали два года эксплуатации усилителя при нормальной комнатной температуре (22-25 °С) разница в токе покоя сразу после включения и спустя шесть часов после прослушивания музыки была несущественной.

Типы транзисторов.

Судя по письмам читателей, усилитель был многократно повторён с применением различных типов транзисторов против указанных на схеме. И замена транзисторов не вызвала каких-либо проблем в работе усилителя. Один из радиолюбителей даже использовал мостовое включение для удвоения выходной мощности.

Так что как и отмечалось ранее, усилитель достаточно не прихотлив к применяемым транзисторам.

Настоятельно рекомендовать можно замену транзистора TR3. В оригинале использовался 2N1613 или 2N697. Если установить вместо них транзистор 2N1711, у которого коэффициент передачи тока базы в два раза выше, то искажения усилителя уменьшаются вдвое без изменения других его характеристик.

Опять про характеристики.

Как отмечалось выше, характеристики усилителя на самом деле лучше, чем были представлены в публикации.

Во-первых, используемые в тестах измерительные приборы не отвечали современным требованиям. На более качественном оборудовании усилитель показал результаты на порядок выше.

Во-вторых, опубликованные графики (по недосмотру редакции и самого автора) были получены на макете, который позднее был доработан с целью расширения полосы частот. В частности были увеличены ёмкости некоторых конденсаторов. Но в журнал попали старые результаты измерений.

С номиналами, указанными на опубликованной схеме, амплитудно-частотная характеристика усилителя абсолютно линейна в диапазоне частот 10 Гц — 200 кГц. Интермодуляционные искажения при выходной мощности 10 Вт (комбинация частот 70 Гц и 7 кГц) оказались менее 0,1%.

Разное.

Некоторые, особенно начинающие радиолюбители, были удивлены высокой температурой радиаторов транзисторов выходного каскада. А что вы ожидали от класса «А»??? Это нормальный рабочий режим. При повторении данного усилителя надо уделить отдельное внимание некоторым конструктивным особенностям:

• Радиаторы в идеале должны быть чёрными и иметь достаточную площадь охлаждающей поверхности. В корпусе усилителя должна быть обеспечена нормальная циркуляция воздуха и охлаждение радиаторов.
• Для устранения самовозбуждения усилителя радиаторы транзисторов выходного каскада должны быть заземлены.
• Для повышения надёжности конструкции электролитические конденсаторы должны быть размещены как можно дальше от нагревающихся элементов: радиаторов, трансформаторов и т.д.
• Для обеспечения быстрого разряда выходного конденсатора и предупреждения случайных замыканий на выходе усилителя параллельно выходным клеммам следует подключить резисторы на 1 кОм.

Обратим также внимание читателей, что предложенный в оригинальной статье вариант стабилизированного блока питания НЕ работает на холостом ходу. Для его испытания требуется подключить на выход эквивалент нагрузки!

Продолжение следует…

Отношение сигнал/шум

Пусть у вас дома стоит телевизор, который ловит аналоговое вещание. На экране телевизора мы видим четкую картинку:

Но вдруг антенна на крыше вашего дома из-за сильного ветра чуток отклонилась в сторону и изображение ухудшилось

Потом антенна вообще упала с крыши, и на телевизоре мы видим теперь что-то типа этого

В каком случае отношение сигнал/шум будет больше, а в каком меньше? На первой картинке, где четкое изображение, отношение сигнала к шуму будет очень большое, так как не первой картинке мы простым взглядом не можем уловить каких-либо помех на изображении, хотя по идее они есть).

На второй картинке мы видим, что в изображении появились помехи, которые делают некомфортным просмотр картинки. Здесь отношение сигнала к шуму уже будет намного меньше, чем на первой картинке.

Ну и на третьей картинке шумы почти полностью одолели изображение. В этом случае можно сказать , что отношение сигнала к шуму будет ну очень малым.

Отношение сигнал/шум является количественной безразмерной величиной.

В аналоговой электронике для нормальной работы усилителя полезный сигнал должен в несколько раз превышать шумы, иначе это сильно скажется на качестве усиления, так как полезный сигнал суммируется с шумовым.

Отношение сигнал/шум в англоязычной литературе обозначается как SNR или S/N.

Так как порой это отношение достигает очень больших значений в цифрах, поэтому чаще всего его выражают в децибелах:

где

Ucигнал – среднеквадратичное значение полезного сигнала, В

Uшум – среднеквадратичное значение шумового сигнала, В

Pсигнал – мощность сигнала

Pшум – мощность шума

То есть в нашем случае с котиком на первой картинке амплитуда полезного видеосигнала в разы превосходила амплитуду шума, поэтому первая картинка была четкой. На третьей картинке амплитуда полезного видеосигнала почти была равна амплитуде шума, поэтому картинка получилась очень зашумленной.

Еще один пример. Вот синусоидальный сигнал с SNR=10:

А вот тот же самый синус с SNR=3

Как вы могли заметить, сигнал с SNR=10 намного “чище”, чем с SNR=3.

SNR чаще всего можно увидеть при описании характеристик усилителя звука. Чем выше SNR, тем лучше по качеству звучания будет усилитель. Для HI-FI систем звучания этот показатель должен быть от 90 дБ и выше. Для телефонных разговоров вполне достаточно и 30 дБ.

На практике SNR измеряется на выходе усилителя с помощью милливольтметра с trueRMS, либо с помощью анализатора спектра.

Классификация выходных каскадов

Есть несколько методов сборки выходного каскада:

• Из транзисторов, имеющих различную проводимость. Для этих целей чаще всего используют «комплементарные» (близкие по параметрам) транзисторы.
• Из транзисторов, имеющих одинаковую проводимость.
• Из транзисторов составного типа.
• Из полевых транзисторов.

Работа усилителя, сконструированного, при помощи комплементарных транзисторов, отличается простотой: положительная сигнальная полуволна запускает работу одного транзистора, а отрицательная — другого. Необходимо, чтобы плечи (транзисторы) работали в одинаковых режимах и для реализации этого используется базовое смещение.

Если усилитель использует в работе одинаковые транзисторы, то никаких принципиальных отличий от первого варианта это не имеет. За исключением того факта, что для подобных транзисторов сигнал отличаться не должен.

При работе с остальными разновидностями усилителей необходимо помнить, что отрицательное напряжение для p-n-p транзисторов, и положительное — для n-p-n транзисторов.

Обычно звание усилителя мощности принадлежит именно оконечному каскаду, поскольку он работает с самыми большими величинами, хотя с технической точки зрения так можно называть и предварительные каскады. К числу основных показателей усилителя можно отнести: полезную, отдаваемую в нагрузку мощность, КПД, полосу усиливаемых частот, коэффициент нелинейных искажений. На эти показатели весьма сильно влияет выходная характеристика транзистора. При создании усилителя напряжения может быть использована однотактная и двутактная схемы. В первом случае режим работы усилителя линейный (класс А). Данная ситуация характеризуется тем, что протекание тока по транзистору длится до тех пор пока не окончится период входного сигнала.

Однотактный усилитель отличается высокими показателями по линейности. Однако эти качества могут искажаться при намагничивании сердечника. Для предотвращения подобной ситуации необходимо озаботиться наличием цепи трансформатора с высоким уровнем индуктивности для первичной цепи. Это отразится на размерах трансформатора. К тому же, ввиду принципа его работы, он обладает достаточно низким КПД.

В сравнении с ним данные по двутактному усилителю (класс B) куда выше. Данный режим позволяет искажать форму транзисторного тока на выходе. Это увеличивает результат отношения переменного и постоянного токов, снижая вместе с тем уровень потребляемой мощности, это и считается самым главным плюсом применения двутактных усилителей. Их работа обеспечивается подачей двух равных по значению, но фазно противоположных напряжений. Если отсутствует трансформатор со средней точкой, то можно воспользоваться фазоинверсным каскадом, который снимет противоположные по фазе напряжения с соответственных резисторов цепей коллектора и эмиттера.

Существует двухтактная схема, не включающая в себя выходной трансформатор. Для этого потребуются разнотипные транзисторы, работающие как эмиттерные повторители. Если оказывать воздействие двуполярным входным сигналом, то будет происходить поочерёдное открытие транзисторов, и расхождение токов по противоположным направлениям.

Амплитудная характеристика

Амплитудная характеристика усилителя – это зависимость амплитуды сигнала на выходе от входного сигнала при фиксированной частоте. Обычно она составляет 1 кГц.

Амплитудная характеристика идеального усилителя по идее должна выглядеть вот так:

Это луч, который начинается от нулевой точки отсчета координат и простирается в бесконечность.

Но на самом деле реальная амплитудная характеристика усилителя выглядит вот так:

Здесь мы видим, что если даже входное напряжение Uвх =0, то на выходе усилителя мы все равно получим какой-то уровень сигнала. Это будет напряжение шума Uш .

Усилители «напряжения» против «токовых»

Что лучше и качественнее, усилители с низким сопротивлением или высоким?
В усилителях для колонок предпочтение отдается усилителям напряжения с высоким демпинг-фактором. Высокий демпинг-фактор обеспечивает лучший контроль низких частот в области резонансных частот у низкочастотного динамика. У многих наушников нет столь выраженных проблем с низкочастотным резонансом и можно использовать преимущества токового режима усилителя.

Напряжение на выходе усилителя с низким выходным сопротивлением зависит в величины сопротивления наушников. Сопротивление наушников в свою очередь зависит от температурного режима (если подать излишне высокую мощность, то температура окажется критической, достаточной для расплавления лакового покрытия изоляции или разрушения провода). В штатном режиме температура катушки индуктивности не приводит к разрушению, но при этом меняет свое сопротивление.

Из-за малой массы и габаритов, изменения температуры меняются очень быстро, что приводит к постоянным резким изменениям амплитуды сигнала и сказывается на общих искажениях.

При использовании токового усилителя с высоким выходным сопротивлением, изменения сопротивления наушников практически никак не отражается на амплитуде сигнала, что позволяет существенно снизить влияние температурных процессов и делает усилители с высоким выходным сопротивлением предпочтительными.

Подробно это исследовал профессор Агеев Д. В., в публикации «ДОЛЖЕН ЛИ УМЗЧ ИМЕТЬ МАЛОЕ ВЫХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ?» РАДИО №4, 1997 г.

Динамический диапазон усилителя

Динамический диапазон – это отношение максимально допустимого уровня выходного сигнала к его минимальному уровню, при котором обеспечивается заданное отношение сигнал/шум:

Чтобы понять концовку определения “обеспечивается заданное отношение сигнал/шум” динамического диапазона, давайте рассмотрим наш рисунок:

Допустим, наш усилитель должен иметь SNR=90 дБ. Будет ли правильно, если мы возьмем Uвых мин за Uшум?

Конечно же нет! В этом случае в этой точке на графике амплитуды сигнала и шума будут равны, а следовательно, по формуле

получим, что SNR=0 дБ.

Непорядок. Значит, надо взять такое значение Uвых , при котором бы соблюдалось равенство

Допустим, что Uшум =1 мкВ, подставляем в формулу

Из этого уравнения находим Uвых . Это будет как раз являться Uвых. мин. для формулы:

при SNR=90. В нашем случае это будет точка А.

Uвых макс берем в точке B, так как в этом случае это максимальное значение, при котором у нас в усилителе не возникают нелинейные искажения (о них чуть ниже).

Рабочая область усилителя будет обеспечиваться на отрезке АВ. В этом случае у нас будут минимальные искажения в сигнале, так как эта область линейная. Отношение максимально допустимого выходного сигнала к уровню шума – это предельный уровень динамического диапазона для аналогового усилителя.

Для усилителей звука выход за пределы этой рабочей области в большую сторону будет чреват нелинейными искажениями, а в меньшую – полезный сигнал задавят помехи. Да вы и сами, наверное замечали, что выкрутив на полную катушку ручку громкости дешевой китайской магнитолы, у нас качество звучания оставляло желать лучшего, так как в дело “вклинивались” нелинейные искажения.

↑ Стремимся к лучшему

В предыдущих статьях мы рассмотрели сборку усилителя Питера Смита. Пришло время его улучшить! Посмотрите на рис. 1: на нём красным цветом указаны направления деятельности по улучшению качества звучания и надежности.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Усовершенствования коснулись следующего: • На входе установлен разделительный конденсатор С1 высокого качества – пленочный полистирольный (К71), полипропиленовый (К78) или в крайнем случае металлопленочный полиэтилентерефталатный (К73); • Интегратор DA2, R8 – R10, C3, C13 в цепи обратной связи [1]; • Цепь Буше (L1, R11); • Диоды VD1, VD2 для защиты выходного каскада микросхемы DA1.

Рассмотрим подробнее каждое из предложенных усовершенствований усилителя.

Разделительный конденсатор на входе.

Отлично показали себя полипропиленовые premium конденсаторы для аудио с датагорского магазина 1,0uF x 250V, 5%. Прекрасные результаты в плане звучания усилителя дали отечественные фольговые металлизированные полипропиленовые конденсаторы К78-2 и высокочастотные металлопленочные полипропиленовые конденсаторы К78-19. Неплохие результаты получены с металлизированными полипропиленовыми конденсаторами CBB21-CBB22 (MPP). Металлопленочные полистирольные конденсаторы К71-4 оказались менее доступными, к тому же их пришлось включать параллельно, но по звуку они практически не уступают полипропиленовым конденсаторам. Полиэтилентерефталатные «народные» конденсаторы К73-17 в тестировании оказались на последнем месте.

Интегратор в цепи обратной связи (сервопривод).

Кроме основной функции – поддержания нуля на выходе, интегратор обеспечивает низкое выходное сопротивление на низких и инфранизких частотах, что улучшает демпфирование низкочастотных громкоговорителей в акустических системах.

Включение интегратора в цепь обратной связи усилителя повышает порядок передаточной функции, превращая его в фильтр высокой частоты второго порядка с параметрами:

где KU — коэффициент усиления усилителя, fР – частота среза, Q – добротность фильтра. Как указано в [2], при величине Q>0,707 АЧХ усилителя имеет выброс в области низких частот, что нежелательно. Следует выбирать номиналы С1, С3, R2, R9 таким образом, чтобы обеспечить величину Q≤0,5. Указанным на схеме номиналам соответствуют Q=0,48 и fР=1,6 Гц, при которых обеспечивается монотонный спад в области низких частот.

Для удобства испытания макета интегратор на ОУ DA2 размещен на небольшой отдельной печатной плате (рис. 2).

Рис. 2. Размещение элементов на вспомогательной печатной плате (60х30 мм)
В нем применены резисторы МЛТ, С2-2, С2-14 мощностью 0,125-0,25 Вт или импортные. Оксидные конденсаторы С9, С11 (100/25V 0511, +105°C), пленочные С10, С12 (0,1/100V МКТ) также импортные. Конденсаторы С3, С13 типа К73-17 на рабочее напряжение 63 В.
Соединения платы интегратора с усилителем мощности выполнены проводом МГТФ.

Цепи Зобеля и Буше.

Для предотвращения неустойчивой работы усилителя на комплексную нагрузку применяют цепи Зобеля и (или) Буше. Первая цепь состоит из последовательно включенных конденсатора емкостью 0,01…0,47 мкФ и резистора сопротивлением 1…10 Ом. Эта цепь шунтирует на общий провод выход УМЗЧ.

Многие усилители вообще не могут устойчиво работать без цепи Зобеля. Чтобы избежать перегрева резистора при воспроизведении фонограмм с большим содержанием высоких частот, его рассеиваемая мощность выбирается в пределах 1…4 Вт.

Цепь Буше позволяет повысить стабильность работы усилителя, компенсируя емкость нагрузки и (или) акустических кабелей. Значения индуктивности обычно находятся в диапазоне 1…10 мкГн.

Следует особо подчеркнуть, что катушка индуктивности не должна содержать сердечник

, поскольку через нее протекают большие токи, неминуемо приводящие к насыщению большинства материалов сердечников.

Для предотвращения паразитного «звона» при емкостных нагрузках добротность катушки уменьшают, шунтируя ее резистором сопротивлением 5…10 Ом (мощностью 1…2 Вт).

В исходной схеме применена только стабилизирующая цепь Зобеля R7, C4. В нашем случае на выходе усилителя дополнительно установлена цепь L1, R11, эффективно изолирующая выходной каскад микросхемы от паразитных воздействий нагрузки (акустической системы).

Эта простая мера ощутимо улучшает звучание усилителя. Резистор R11 является демпфирующим и позволяет ограничить добротность последовательного контура L1 – емкость акустической системы.

Для желающих продолжить эксперименты можно рекомендовать установить еще одну RC – цепь Зобеля R12, C14 после катушки индуктивности (рис. 3).

Рис. 3. Симметричная схема развязки усилителя мощности звуковой частоты от акустической системы

В выборе элементов поможет таблица 1. В процессе прослушивания полезно изменять приведенные в таблице значения сопротивлений резисторов на ±(25…35)%.

На рис. 4 показан результат дальнейших экспериментов. Вместо цепи Зобеля включена цепочка Тиля L1, R11, C4. Указанные элементы служат для предотвращения самовозбуждения УМЗЧ, а также эффективно изолируют выход усилителя как от индуктивной и емкостной составляющих комплексной нагрузки в ультразвуковой области, так и от радиочастотных наводок в акустических кабелях.

Рис. 4. Схема развязки с цепью Тиля

Ограничительные диоды VD1, VD2

, присоединенные в обратной полярности между шинами питания и выходом усилителя, полезны во всех случаях. Их назначение заключается в подавлении выбросов напряжения, вызванных нагрузкой с большой индуктивной составляющей и тем самым, защите транзисторов выходного каскада. Обычно в качестве диодов рекомендуют выпрямительные диоды общего применения, скажем, 1N4001…1N4007. Однако я на практике убедился, что лучше использовать быстродействующие диоды, например КД212, SF56, HER508.

Итак, модернизированный усилитель имеет следующие достоинства:

• Пленочный конденсатор на входе не портит звучание; • Сервопривод делает звук на нижних частотах четким и не утомительным; • Индуктивность с демпфирующим резистором обеспечивают устойчивую работу на комплексной нагрузке; • Диоды между выходом и шинами питания повышают надежность работы усилителя.

Искажения, вносимые усилителем

Искажения определяют сравнением формы сигнала на входе и на выходе. Идеальным является усилитель, который в точности повторяет форму сигнала, поданного на вход. Но так как наш мир не идеален, и радиоэлементы тоже не идеальны, то и на выходе у нас сигнал будет всегда немного искаженный. Главное, чтобы эти искажения не были столь критичны.

В основном искажения делятся на 4 группы:

• Частотные
• Фазовые
• Переходные
• Нелинейные

Частотные искажения

Частотные искажения возникают вследствие того, что коэффициент усиления во всем диапазоне частот не одинаковый. Или простыми словами, какие-то частоты усиливаются хорошо, а какие-то плохо). Чтобы в этом разобраться, достаточно посмотреть на АЧХ усилителя.

В данном случае мы можем увидеть, что низкие и высокие частоты будут усиливаться меньше, чем средние частоты. А так как сложный сигнал состоит из множества частотных составляющих, вследствие этого и возникнут частотные искажения.

Фазовые искажения

Фазовые искажения возникают из-за того, что разные частоты с разной задержкой по времени появляются на выходе усилителя. Какие-то частоты запаздывают больше, а какие-то меньше. Давайте все это рассмотрим на примере двух картинок.

Допустим, мы “загоняем” на вход синусоидальный сигнал с низкой частотой и на выходе получаем уже усиленный сигнал, но немного с небольшой задержкой.

Но также не забывайте, что катушки и конденсаторы являются частото-зависимыми радиоэлементами. Их реактивное сопротивление зависит от частоты сигнала, поэтому, прогоняя через усилитель сигнал с другой частотой, мы получим уже совсем другую задержку сигнала

То есть в нашем случае t1 ≠ t2 . Хорошо это или плохо? Если мы будем усиливать синусоиду, то в принципе нам по барабану. Какая разница раньше он появится на выходе или позже? Главное то, что сигнал будет усиленный.

Все бы ничего, но стоит помнить, что сложные сигналы состоят из суммы множества синусоид различных частот и амплитуд.

Чтобы понять, что такое сумма сигналов, достаточно рассмотреть вот такие примеры:

ну и еще один, мне не жалко)

Складываем амплитуды в одинаковые моменты времени и получаем сумму этих двух сигналов.

А вот так из разных синусоид разных частот складывается прямоугольный сигнал:

В данном случае мы пытаемся “собрать” прямоугольный сигнал из суммы синусоид разных амплитуд и частот.

Но так как у нас усилитель задерживает разные сигналы по частоте по-разному, то у нас между сигналами происходит разнобой. Лучше всего это объяснит рисунок ниже. Имеем два синусоидальных сигнала с разной частотой и амплитудой:

Если их сложить, получим сложный сигнал:

Но что будет, если второй сигнал сдвинется по фазе относительно первого?

Смотрим теперь сумму этих сигналов:

Абсолютно другой сигнал! Чувствуете разницу? Чуток сдвинули фазу, а форма сигнала уже поменялась.

То есть на выходе усилителя мы хотели получить вот такой усиленный сигнал:

а получили такой:

В результате фазовых искажений наш сложный сигнал, состоящий из двух синусоид, поменял форму. На выходе усилителя мы получили совсем другой сигнал. А как вы помните, роль усилителя заключается в том, чтобы усиливать сигнал, сохраняя при этом его форму.

Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) усилителя – это график зависимости угла сдвига фаз, вносимого усилителем, от частоты. Выглядеть она может примерно вот так:

где

φ – это сдвиг фазы относительно входного и выходного сигнала

f – частота сигнала

Человеческое ухо не замечает фазовых искажений, несмотря на то, что даже изменяется форма сигнала. Поэтому при проектировании звуковых усилителей фазовые искажения не принимают во внимание.

Частотные искажения и фазовые искажения относят к линейным искажениям, так как оба вида искажений обусловлены линейными элементами схемы. Если сказать по научному, у нас в спектре сигнала не появляется дополнительных гармоник.

Переходные искажения

Переходным искажением называют искажение прямоугольного импульса, которое подается на вход усилителя. На выходе такой импульс будет иметь уже другую форму, вызванную искажением сигнала внутри самого усилителя.

Для оценки переходных искажений используют переходную характеристику. Она представляет из себя зависимость напряжения или тока на выходе усилителя от времени от подачи на его вход прямоугольного импульса.

На рисунке ниже имеем прямоугольный сигнал, который подаем на вход усилителя, а на выходе усилителя уже будет искаженный усиленный сигнал. Это искажения вызваны, как обычно, с наличием в схеме усилителя реактивных радиоэлементов, то есть тех же самых катушек индуктивности и конденсаторов.

Для оценки переходных искажений используют такие параметры:

Um – это амплитуда импульса, отсчитывается от плоской вершины импульса, В

ΔUв – это выброс фронта импульса, В

ΔUс – спад вершины импульса, В

Следующие два параметра измеряются в диапазоне от 0,1Um и до 0,9Um :

tф – длительность фронта импульса

tc – длительность спада импульса

А длительность самого импульса tи измеряется на уровне 0,5Um .

Полная документация усилителя с схемами, описанием, набором деталей и вариантами исполнения можно на Яндекс.Диске нашего сайта.

Вступление

После долгого перерыва, наконец-то я взялся за паяльник. И первую конструкцию, которую реализуем – будет относительно новая схема усилителя, разработанная Владимиром Перепёлкиным, продолжающая опубликованную ранее серию усилителей.

Предлагаемая в этой статье схема и конструкция является развитием схемотехники предыдущих разработок. Усовершенствованы все узлы усилителя (УН, выходной каскад). Итак по порядку.

Краткие технические характеристики:

Сопротивление нагрузки: от 2 Ом

Напряжение питания для нагрузки:

2 Ом – до ±35В,

4 Ом – до ±55В,

8 Ом – до ±65В,

Максимальная мощность (на любой нагрузке, при соответствующем питании):

250 Вт (при 2-х парах выходных транзисторов)

500 Вт (при 4-х парах выходных транзисторов и питании ±75 В)

Рекомендуемое напряжение питания, нагрузка 4 Ом: ±45 – ±55 В

Данные для транзисторов MJE21193/94 (ONSEMI), при применении других выходников – нагрузку и напряжение питание необходимо скорректировать с учетом ОБР транзисторов.

Входная часть

Как и прежде на входе установлен повторитель на ОУ (при желании можно установить Кус >1). Из нововведений (забегая наперед) – теперь на плате устанавливается дополнительный разъем для питания ОУ отдельным стабилизированным источником питания. Так же установлены электролитические конденсаторы 470 мкф + пленочные конденсаторы RIFA PHE426 0.1 мкф. Тем самым достигается стабильность напряжения и избежание помех по питанию от выходного каскада и влияния их на входной ОУ. Схема:

Так же введена дополнительная коррекция постоянной составляющей напряжения на выходе. Это элементы R7-R10. Присутствие на выходе усилителя напряжения до 50-70 мВ является некритичным, и в этом случае указанные элементы можно не устанавливать. В качестве подстроечного резистора применен многооборотный потенциометр PV36W производства MURATA.

Усилитель напряжения

По сравнению с предыдущей версией в УН имеются некоторые изменения, касающиеся выходной его части. Как и в случае с входным ОУ, УН имеет так же отдельный разъем питания. Это дает возможность подключить к нему стабилизированный источник, а также источник повышенного (относительно выходного каскада) напряжения. На плате устанавливаются конденсаторы по питанию – 1000 мк электролит (типоразмера Panasonic FC или подобный, 12.5 мм диаметр, 5мм расстояние между выводов) + пленка RIFA PHE426 0.1 мкф. Так же на выходе УН вместо KSE340/350 (применяемых в ранних версиях) применены более линейные и высокочастотные транзисторы 2SA1381/2SC3503 от Sanyo. На рисунке ниже приведена схема усилителя напряжения (вместе с входной частью):

Транзисторы VT11 VT12 необходимо установить на радиаторы, т.к. на них рассеивается мощность в несколько Вт. Размеры и расположение радиаторов будут зависеть от конструктива – возможна установка на один общий радиатор вместе с выходными транзисторами (как и будет представлено ниже).

Выходной каскад

Выходной каскад реализован по зарекомендовавшей себя ранее схеме с незначительными нововведениями. На транзисторах формирующих смещение выходников и установку тока покоя резистор, подающий 15 В заменен на ГСТ. На выходе применена тройка повторителей вместо двойки. В текущей версии устанавливается до 2х пар выходных транзисторов, что при установке транзисторов MJE21193/194 дает возможность получить порядка 200-230 Вт на нагрузке 4-8 Ом при соответствующем напряжении питания. Однако следует помнить, что для работы транзисторов в пределах ОБР напряжеине не должно превышать ±50-55В при работе на 4 Ом, и ±60-65В при работе на 8 Ом.

Дополнительно установлены диоды с выхода усилителя на шины питания, что позволяет несколько повысить надежность в случае импульсов напряжения, генерируемых катушками динамиков АС (VD11-VD12 на схеме). В данной реализации исключена схема защиты выходных транзисторов от перегрузок. При эксплуатации этих усилитей в течение нескольких лет она не пригодилась – главное аккуратность.

Так же, есть возможность установки датчиков тока (R85, R86, R91, R92) выходных транзисторов. Это дает возможность контролировать нагрузку на них внешним контроллером, блоком защиты и т.д. Их установка не обязательна.

В качестве выходного каскада допускается установка следующих транзисторов:

2SC3503-2SC4793-2SC5200 (до 2х штук) – в положительном плече,

2SA1381-2SA1837-2SA1943 (до 2х штук) – в отрицательном плече.

либо набор:

2SC3503-MJE15032-MJL21194 (до 2х штук) – в положительном плече,

2SA1381-MJE15033-MJL21193 (до 2х штук) – в отрицательном плече.

Последний вариант с выходными транзисторами производства моторола является более предпочтительным и более мощным.

В данном варианте возможны два способа установки тока покоя – подбор постоянных резисторов, либо установка подстроечного. Первый вариант – устанавливаются R53-R54 – и их подбором задается начальный ток выходников (чем меньше резисторы – тем выше ток). Второй вариант – установить R49-R50-R51 – и резистором R50 установить ток покоя. Первый вариант более надежен – так как отсутствует вероятность выхода из строя подстроечного резистора, его подвижных контактов.

Конструкция и отладка

Конструктивно каждый канал усилителя выполнен в виде отдельного моноблока. Двусторонняя плата крепится непосредственно на радиатор, выходные транзисторы впаиваются в плату.

Вариант представленный ниже – рабочий макет. Размер платы 9х20 см. Установлены не все элементы, показанные на схемах выше. Для упрощения входной ОУ запитан от стабилитронов, находящихся на плате, нет элементов регулировки постоянной составляющей на выходе усилителя, регулировка тока покоя осуществлена подбором постоянных резисторов, на выходе установлена одна пара выходников.

Наладка усилителя

При заведомо исправных деталях настройка усилителя сводится к регулировке нуля на выходе (при необходимости) и установке тока покоя выходников. Итак, по порядку.

Для наладки усилителя понадобится: источник питания, источник сигнала (желательно генератор синуса и прямоугольника), мультиметр, желательно осциллограф.

Перед первым включением и наладкой усилителя, убедитесь в отсутствии ошибок в сборке. И прочитайте инструкцию до конца.

1. Перед установкой необходимо, в зависимости от напряжения питания, пересчитать номиналы гасящих резисторов – R33-R34 в УН, R63, R65, R64, R68 в выходном каскаде. Ток через стабилитроны УН можно выбрать в пределах 10-15 мА, в выходной части – 20-30 мА.

Для примера – при питании ±50 В. Номинал резисторов R33-R34 вычисляется следующим образом:

Uпит(50 В) – Uстаб(15 В) / 13 мА = 2600 Ом, (ближайший стандартный номинал – 2.7 кОм)

Рассеиваемая мощность на каждом резисторе R33-R34 будет:

(Uпит(50 В) – Uстаб(15 В)) ^ 2 / 2700 Ом = 0,45 Вт (достаточно установить резисторы по 1 Вт)

Для резисторов R63-R65, R64-R68 расчет будет следующий:

Uпит(50 В) – Uстаб(15 В) / 30 мА = 1166 Ом.

Поскольку резисторы у нас установлены попарно последовательно – номинал каждого из них будет 1166 / 2 = 583 Ом. Выберем ближайший номинал – 620 Ом.Рассеиваемая мощность составит:

(Uпит(50 В) – Uстаб(15 В)) ^ 2 / 1500 = 1 Вт. Но так как резисторы попарно – на каждом из них будет вдвое меньшая мощность – 0.5 Вт. Таким образом достаточно установить 4 одноваттных резистора.

Для других напряжений питания расчет будет аналогичный. Для примера приведу таблицу номиналов для некоторых стандартных напряжений питания:

2. Впаиваем в плату все детали кроме следующих: C25-C26 эти элементы в схеме были для совместимости со старой версией, в этом варианте устанавливать не нужно. R7-R10 – элементы регулировки постоянной составляюще на выходе. В зависимости от выбранного метода установки тока покоя (шаг 11), не устанавливаем либо R53-R54 либо R49-R51. Если не планируется снимать значение тока через выходные транзисторы на внешнюю систему (защита, контроллер), то R85-R86 и R91-R92 а так же разъем XP5 тоже не устанавливаем.

3. Первым делом подключаем питание к входному ОУ, подаем сигнал на вход и проверяем наличие сигнала на выходе опера – нога 6 микросхемы. Проверить желательно осциллографом, но при его отсутствии сойдет и простейший вольтметр переменного напряжения. При указанных на схеме номиналах Кус опера = 2. При необходимости можно изменить подбором резистора R4. Убедившись что буфер у нас работает – переходим к проверке УН.

4. При проверке и при обычной работе транзисторы VT11-VT12 должны быть установлены на небольшие теплоотводы. Так же допускается установка на общий радиатор, как на приведенных выше фото.

5. Подключаем питание к усилителю напряжения (разъем XP3) соблюдая полярность. Для проверки УН необходимо временно переключись ООС с выхода усилителя на выход УН. Проще всего это сделать запаяв перемычку с точки соединения коллекторов VT11-VT12 к точке соединения R79-R80. Подаем сигнал на вход усилителя (сначала минимального уровня, затем плавно увеличивая до примерно 0.5-1 В), осциллографом либо мультиметром контролируем сигнал на выходе УН, это точка соединения коллекторов VT11-VT12. Тем временем можно проверить потребляемый от источника питания ток, должно быть порядка 50 мА, плюс минус. Убедившись в работоспособности УН снимаем, установленную ранее перемычку в цепи ООС, и переходим к выходному каскаду.

6. Первое включение в сборе целесообразно провести с включенной в разрыв первичной обмотки силового трансформатора лампочкой, мощность ее 150-200 Вт. Тем самым в случае замыканий или повышенного потребления – лампа ограничит максимальный ток в нагрузке, и сослужит роль сигнала аварии – засветившись.

7. Устанавливаем плату усилителя на радиатор, если это еще не было сделано. Мы выберем настройку тока покоя с помощью подстроечного резистора R50. Предварительно движок должен быть установлен в положение максимального сопротивления. Подключив питание к всем узлам усилителя необходимо проконтролирвать потреблямый от источников ток. Он должен находиться в пределах 40-60 мА суммарно.

8. Необходимо проконтролировать наличие постоянного напряжения на выходе усилителя. Его уровень до 50-100 мВ является некритичным. И в этом случае переходим к следующему шагу. В случае наличия постоянки до 300-500 мВ необходимо его скорректировать. Для этого впаиваем резисторы R7-R10. Начальное положение движка R8- среднее. И плавным вращением R8 добиваемся нуля на выходе усилителя.

9. Подав сигнал на вход усилителя и плавно его увеличивая до 0.5-1 В контролируем сигнал на выходе. Лучше всего это делать осциллографом, но сойдет и простой мультиметр. Убедившись, что сигнал на выходе присутствует, что потребление тока от источников питания не выходит за пределы разумного необходимо настроить ток покоя выходного каскада.

10. Закоротив вход усилителя, контролируем напряжение между эмиттерами любой пары выходных транзисторов, например VT21-VT22. Плавным вращением движка R50 необходимо установить ток равный 100-150 мА. Ток вычисляется как U/R. Где U – напряжение между эмиттерами, R- суммарное сопротивление цепи R79-R82. При указанных на схеме резисторах номиналах для 100 мА тока – напряжение должно составлять 33 мВ. Еще раз убедимся на наличие постоянки на выходе, при необходимости подстроим резистором R8.

11. Если вы хотите установить ток покоя с помощью подбора постоянных резисторов, делаем так. Впаиваем R53-R54, начальный номинал примерно 2 кОм. При этом, как выше сказано R49-R51 устанавливать не нужно. Измеряем ток покоя, далее плавным подбором в сторону уменьшения R53-R54 – добиваемся необходимого уровня тока. У меня получилось примерно по 880Ом каждый резистор. Но это зависит от конкретных экземпляров примененных транзисторов. Уменьшать номинал необходимо плавно, небольшими шагами. Т.к. в определенный момент ток возрастает скачкообразно. Будьте внимательны!

12. При наличии осциллографа желательно убедиться в правильной форме сигнала при наступлении/окончании ограничения на выходе, в симметричности полуволн. А так же то же самое на нагрузке в виде резистора 4-10 Ом. При этом чем выше будет сигнал на выходе и меньше сопротивление нагрузки – сильнее должна загораться лампочка, включенная в разрыв первички трансформатора (мы ее еще не отключили).

13. Подключаем АС, слушаем музыку. При этом опять же понаблюдаем за лампой. Убедившись, что все работает, проверив еще раз режимы (ток покоя и постоянку на выходе) на “прогретом” усилителе, можно отключить лампочку.

14. Ну и финальный шаг – слушаем свои любимые записи на новом, собственноручно изготовленном усилителе и радуемся

Детали и аналоги

1. Конденсатор С1 допустимо ставить любой качественный, подходящий по размерам.

2. На входе допустимо применять любой ОУ, со стандартным расположением ног в корпусе SOIC8.

3. Транзисторы КТ502-КТ503 можно заменить парой BC546-BC556.

4. В качестве VT11-VT12 и VT17-VT18 допустимо применить KSE340-KSE350 (MJE340-MJE350).

5. В качестве выходных транзисторов можно поставить связку 2SA1837/2SC4793-2SA1943/2SC5200. Но моторолы 21193-94 более предпочтительны, но и дороже.

6. Конденсаторы по шинам питания – любые электролиты, как можно качественнее из доступного, подходящие по размеру. Желательно с низким импедансом.

7. Конденсаторы 0.1 мкФ по питанию – любая качественная пленка.

8. Диоды VD5-VD6 допустимо заменить на быстрые 1N4934-1N4937.

Замечания и дополнения

После сборки и полной настройки предложенного усилителя на различых вариантах транзисторов появились некоторые замечания и дополнения.

1. При использовании в выходной каскаде высокочастотных транзисторов (например, 2SA1943-2SC5200) резисторы в цепи базы (R77, R78, R83, R84) необходимо увеличить до 4.7-10 Ом в целях обеспечения устойчивости выходного каскада. Так же резисторы в базах предвыходных транзисторов (R73, R74) необходимо увеличить до 22 Ом.
2. Так же в случае неустойчивости выходного каскада необходимо установить конденсаторы C25, C26 емкостью 30-100 пФ (подобрать).
3. Транзисторы в источниках тока схемы установки и стабилизации тока покоя (VT13, VT14) в случае возникновения подвозбудов при ограничении сигнала на нагрузке 4-5 Ом желательно заменить на 2N5551, 2N5401 соответственно полярности.
4. В дополнение к корректирующей цепи R95, C33 желательно установить цепь из катушки индуктивности и параллельного ей резистора, в нашем варианте эта цепь установлена на плате защиты (элементы L1, R1, R3, С3)
5. При использовании низкочастотных выходных транзисторов (MJL21193-194) – дополнительные корректировки не требуются.

Автор: Верес Е.