Комплект 3G-усилителя в автомобиль Picocell ТАУ-2000

Это конструкция усилителя мощности звука на двух микросхемах LM3875TF и одним общим тороидальным трансформатором в блоке питания УМЗЧ. Почему-то среди радиолюбителей, LM3875 не стала очень популярной, в отличии от TDA7294. Хотя сборка усилителя с её применением гораздо более проще, за счёт меньшего количества радиодеталей. Делая на ней УНЧ, можно вообще обойтись без травления печатных плат, используя навесной монтаж. Да и цена не намного выше.

микросхема LM3875TF распиновка

При питании схемы было выбрано двухполярное напряжение 20 вольт, так как использоваться АС будет при 4 ом нагрузке. Устойчивая работа на 4 ома имеет первостепенное значение, а слишком высокая выходная мощность является относительно несущественной для нашей цели. Но вы можете увеличить питание, если необходимо сделать акцент именно на максимуме ватт.

Приципиальная схема усилителя мощности

Приципиальная схема усилителя мощности 3875

Схема без инвертирования сигнала

Приципиальная схема усилителя мощности без инвертирования

Схема из даташита

Приципиальная схема усилителя мощности из даташита

Характеристики усилителя на LM3875

  • Напряжение питания: от ±10 до ±42 В
  • Потребляемый ток: 30 мА
  • Выходная мощность: 60 Вт при 8 Ω
  • Cкороcть нарастания выходного напряжения: 11 В/μс
  • Искажение: 0.06%
  • Коэффициент ослабления синфазного сигнала: 80 dB миним.
  • PSRR: 85 dB минимум
  • Диапазон частот: 8 МГц
  • Отношение сигнал-шум: 98 dB при 1 Вт, 1 КГц

Усилитеи на основе микросхемы National Semiconductor LM3875 предназначены для телевизоров, музыкальных центров и другой звуковоспроизводящей аппаратуры. Но многие утверждают, что они подходят даже в high-end УНЧ.

Фото печатной платы LM3875

Фото печатной платы LM3875

Чтоб не тянуть провода к регулятору громкости и тем самым не повышать уровень наводок, поставили алюминиевый стержень, удлиняющий ручку регулятора, который установлен сразу возле входных гнёзд аудиосигнала. Был применён тороидальный трансформатор, как имеющий минимальное электромагнитное поле, способное создать помехи схеме. Мощность тороида 100ВА. Трансформатор выдаёт переменки 2х18В. Постоянное (выпрямленное) напряжение питания приблизительно +/-24V на холостом ходу.

Изготовление УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ

Постоянное напряжение упало до +/-22V под нагрузкой. Измеренная на нагрузочном резисторе 8 Ом выходная мощность составила 22W. С другим трансформатором, который выдавал напряжение постоянного тока +/-32V на холостом ходу, и просевшим до +/-30 на полной мощности, было около 37W.

Усилитель с «пентодным» звучанием от Жана Цихисели

Спектр гармоник этого транзисторного усилителя подобран таким образом, что звучанием он напоминает старый добрый пентодный однотактник.

Последние 10 — 15 лет ругать звучание транзисторных усилителей и превозносить достоинства ламповых стало чуть ли не обязанностью аудиокритиков. Я думаю, что специфический саунд первых связан с чисто формальным подходом к их конструированию. Сейчас любой аудиофил, имеющий мало-мальский опыт прослушивания, знает, что параметры типа «0,002% гармонических искажений при 100 Вт мощности» в действительности мало что говорят о музыкальности аппарата. От чего же она зависит? Попробуем разобраться.

Вряд ли кто будет оспаривать факт, что ламповый триод — самый линейный элемент, который был изобретен человеком за последние сто лет. Транзисторам же, как биполярным, так и полевым, до него очень далеко. Но так ли все безнадежно?

Об авторе:

Жан Цихисели. Несколько неожиданное сочетание имени и фамилии словно символизирует эклектичность жанров этого конструктора. В лаборатории Time Wind, возглавлямой Жаном, самые разные проекты: усилители на триодах, пентодах в одно- и двухтактном включении и даже, не побоимся этого слова — на транзисторах. Постоянный участник выставок «Российский Hi-End», в быту скромен, своего мнения никому не навязывает.

Оказывается, нет. Известно, что существует три типа усилительных каскадов на транзисторах: с общим эмиттером, с общим коллектором и с общей базой. Наиболее широко распространен первый тип, но он, к сожалению, имеет такие искажения, что ни о какой линейности говорить не приходится. Каскад с общим коллектором, или эмиттерный повторитель, значительно лучше, но его коэффициент усиления меньше единицы. Он обычно применяется в качестве согласующего, когда нужно получить большое входное сопротивление и малое выходное, в частности, для согласования громкоговорителя с усилителем напряжения. Оптимальным является каскад с общей базой — у него и искажения меньше, и полоса пропускания шире (из-за чего он часто используется в ВЧ-схемах), и усиление вполне приличное. В итоге в качестве кирпичиков для построения усилителя нам остаются лишь каскады с общим коллектором и общей базой. Идем дальше.

Те, кто знаком со схемами промышленных усилителей, вероятно, заметили, что количество транзисторов там может достигать сотни штук на один канал. Проходя через каждый р-n переход, сигнал деградирует, так что напрашивается вывод: для построения действительно качественного усилителя необходимо использовать их минимально возможное количество, и я думаю, вряд ли кто с этим не согласится. Теперь поговорим об обратной связи. То, что лучше обойтись без нее, знают, пожалуй, все, но природа транзисторных усилителей такова, что вряд ли это возможно. Единственное, что нам по силам, — сделать глубину ОС минимально необходимой.

Теперь коротко о режимах работы транзисторов. Даже при беглом анализе их выходных характеристик легко убедиться, что только в классе А они обладают наибольшей линейностью. Но в природе за все приходится платить, и вот вам пример: выходной каскад на комплементарной паре биполярных транзисторов, включенный в классе А, из-за перегрева выходит из строя через несколько секунд. Чтобы такая схема была работоспособна, нужно вместо одной пары поставить 10, а это уже противоречит требованию использовать минимально возможное количество активных элементов. В большинстве случаев никакого выигрыша тут нет, и самое разумное — поставить выходной каскад в режим «форсированный АВ», и такая схема будет долговечной и надежной. А вот все остальные каскады должны работать в «чистом» классе А. Но и это еще не все. У каждого конкретного типа биполярного или полевого прибора существует оптимальный ток коллектора (стока), при котором он имеет максимальную линейность, и использовать его нужно именно в таком режиме. Все перечисленные требования являются необходимыми, но далеко не достаточными для достижения нашей единственной цели — хорошего звучания.

Еще одно, и весьма важное условие — правильный подбор элементной базы, а именно транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов, проводов и припоя.

После нескольких месяцев тестирования и слепого прослушивания было установлено, что наиболее подходящими для описываемой схемы являются следующие типы элементов: БСИТ (Bipolar Static Induction Transistor) — для входного каскада, генератора тока и усилителя напряжения; полевые транзисторы в качестве истокового повторителя, биполярные — в устройстве сдвига уровня и генераторе тока, предвыходном двухтактном каскаде и выходном двухтактном эмиттерном повторителе.

Рис. 1. Принципиальная схема усилителя

Теперь о пассивных компонентах. Регулятор громкости следует взять качественный и надежный ALPS, постоянные резисторы углеродистые, С1-4, а в эмиттерных цепях выходных транзисторов — проволочные. Конденсаторы на входе и цепи обратной связи бумажные, К42-11, МБМ и т.д. Они могут показаться чересчур громоздкими, но применять другие типы я не рекомендую ввиду заметного ухудшения звучания. Если не удастся купить фирменные электролиты, то из отечественных лучше использовать К50-24.

Входной каскад на VT1, VT2 — однотактный дифференциальный усилитель с местной токовой обратной связью, нагруженный на генератор тока на VT3. C выхода дифкаскада сигнал поступает на затвор полевого транзистора VT4, включенного истоковым повторителем. С истока VT4 сигнал через устройство сдвига уровня VT5 KT9115A идет на усилитель напряжения VT6. Тот, в свою очередь, нагружен на генератор тока VT7 и два последовательно соединенных двухтактных эмиттерных повторителя на VT8, VT9, VT10 и VT11. Последовательно включенные диоды VD7 — VD10 задают ток покоя выходного каскада (примерно 0,2 А). Добавив еще один или несколько (пятый диод изображен на схеме пунктиром), можно увеличить ток покоя до 0,8 А и, таким образом, перевести каскад в класс А. Подбором резистора R7 устанавливают нулевой потенциал ±10 мВ на выходе усилителя. Подстроечники применять здесь не рекомендуется, поэтому лучше подобрать нужное значение, припаивая параллельно резистору 470 Ом другой, большего или меньшего номинала.

Пары транзисторов VT2 и VT2, VT8 и VT9, VT10 и VT11 следует подобрать с одинаковым значением коэффициента усиления с точностью не хуже 1%. Для защиты акустических систем от постоянного напряжения на выходе усилителя служит специальное устройство на рис. 2.

Рис. 2. Схема защита АС от постоянного напряжения на выходе усилителя:

Для надежной работы схемы защиты конденсаторы С1, С2 лучше использовать оксидно-полупроводниковые танталовые серии К53.

Теперь несколько слов о блоке питания (рис. 3). В нем применен тороидальный трансформатор мощностью 200 — 250 Вт с экранной обмоткой, которую нужно заземлить. Чтобы активные сопротивления вторичных обмоток были одинаковыми, их лучше мотать в два провода и среднюю точку соединить с шасси толстым коротким проводом. В качестве выпрямительных диодов применены КД2994А с барьером Шоттки, обладающие высоким быстродействем. Электролитические конденсаторы типа К50-24, а шунтирующие — бумажные МБМ, БМТ. Если вы захотите оснастить усилитель устройством защиты, для его питания потребуется дополнительная обмотка на напряжение 18 В и ток около 300 мА, а также простейший выпрямитель со сглаживающим фильтром.

Рис. 3. Блок питания:

При монтаже усилителя следует обратить внимание на качество соединительных проводов и припоя. Монтаж нужно вести медным проводом с сечением около 2 кв. мм, очень хорошо для этой цели подходят колоночные кабели стоимостью 30 — 40 руб. за метр. Из припоев могу посоветовать ПОС-61, он недорогой и купить его можно на любом радиорынке. Печатные платы лучше выполнить из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм и жестко закрепить на дне корпуса с помощью металлических втулок. Все транзисторы, кроме VT1, VT2, VT3, крепятся через изолирующие прокладки к дну корпуса, выполненного из алюминиевой плиты толщиной 10 мм, которая одновременно является и теплоотводом.

Большое влияние на звук оказывает и разводка «земляных» шин. Сигнальная и сильноточная земля должны быть присоединены к корпусу в одной точке, рядом с входными разъемами. Корпус следует сделать из немагнитного материала. Изготовленный в 1995 г. в лаборатории «Time Wind» по описанной выше схеме, усилитель продемонстрировал качество звучания, сравнимое со звучанием хорошего лампового пентодного двухтактника. Благодаря тщательно подобранному спектральному составу искажений усилитель выдает сочную середину, прозрачный верх и осязаемый бас.

У схемы есть еще одно очевидное достоинство — хорошая повторяемость и несложная настройка, поскольку предназначалась она для мелкосерийного производства в промышленных условиях.

Таблица с радиодеталями усилителя мощности:

Сопротивления
R11k1/4 wуглерод
R2, R915k1/4 wуглерод
R38k21/4 wуглерод
R4,R5131/4 wуглерод
R624k1/4 wуглерод
R71501/4 wуглерод
R82001/4 wуглерод
R10,R117501/4 wуглерод
R125k61 wуглерод
R13481/2 wуглерод
R14241/2 wуглерод
R15, R161002 wуглерод
R17182 wуглерод
R19, R200,475 wпроволочные
R21102 wуглерод
Конденсаторы
С12,2 мкФМБМ, К42-11 (бумага)
С21000 пФКСО, СГМ (слюда)
С33,9 пФкерамика
С422 мкФМБМ, К42-11 (бумага)
С50,1 мкФ х 160 ВМБМ, К42-11 (бумага)
С6,С91 мкФ х 160 ВМБМ, К42-11 (бумага)
С7 — С112200 мкФ х 63 ВК50-24
Полупроводники
VD1 — VD10КД522Б
VT1 — VT3КП959АБСИТ
VT4КП902АКМОП
VT5, VT7КТ9115Абиполярный
VT6КП956АБСИТ
VT8КТ850Абиполярный
VT9КТ851Абиполярный

Таблица с радиодеталями устройства защиты:

Сопротивления
R1, R215k1/4 wуглерод
R3,R41k21 wуглерод
R5130k1/4 wуглерод
R622k1/4 wуглерод
R71001 wуглерод
Конденсаторы
С122 мкФ х 16 Втанталовый
С2470 мкФ х 16 Втанталовый
Полупроводники
VD1, VD2КД102А
U1, U2АОД101В
HL1КИП-МО-1Ккрасный
VT1, VT3, VT4КТ3102Б
VT2КТ3107Б
Разное
К1РЭН34

Таблица с радиодеталями блока питания:

R11002 w
С1, С20,01 мкФ х 630 ВМБМ, МБГО, МБГЧ
С30,1 мкФ х 630МБМ, МБГО, МБГЧ
С4 — С110,01 мкФ х 200 ВМБМ, БМТ
С12 — С151 мкФ х 160 ВМБМ
С16 — С1911000 мкФ х 63 ВК50-24, 5 шт. по 2200 мкФ в параллель
VD1 — VD8КД2994АДиоды Шоттки, прямой ток не менее 15 А
F1Плавкий предохранитель на 2 А, «быстрый»
Т1Тороидальный трансформатор, 2 х 25 В, 5 А

Литература:

  1. П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники», Москва, «Мир», 1993 г.
  2. Н.В. Пароль, С.А. Кайдалов. «Фоточувствительные приборы и их применение». Издательство «Радио и Связь», 1991 г.

Автор: Жан Цихисели, по материалам: salonav.com

Готовый УМЗЧ

Самодельный УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Выходной сигнал на осциллографе выглядит как идеальная синусоида. АЧХ очень хорошая. Уровень начал снижаться, и то незначительно, только выше 100 кГц. Частотные характеристики (при 8 ватт) были 17 Гц — 110 кГц на 1 дБ и 7 Гц — 220 кГц на уровне -3 дБ.

Простой корпус УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ

Усилитель может работать на более высоких напряжениях, поэтому при желании, выходная мощность может быть увеличена до 50 Вт с большим трансформатором обеспечивающим нужные напряжения (и конечно солидным радиатором).

Фонд Картье – Париж, Франция (1994)

Фонд Картье – парижский фонд современного искусства. «Сочетание света, стекла и утонченных стальных конструкций – вот как можно описать архитектуру этого объекта», — говорит автор. Прозрачная стена, отделяющая живописный сад с дикорастущими цветами от суетной городской жизни, состоит из нескольких легко демонтируемых 8-метровых стеклянных секций. Прозрачный фасад даёт возможность, всем находящимся снаружи, почувствовать себя участниками происходящего внутри него.

При разработке этого проекта Нувель впервые работал вместе Патриком Бланом, ученым-ботаником, создателем «вертикальных садов».

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: