• Schéma kvalitního umzch na tranzistorech s efektem pole. Širokopásmové umzch s nízkým zkreslením. Impulzní blok energie

    Kdysi dávno, před dvěma lety jsem si koupil starý sovětský reproduktor 35GD-1. I přes jeho počáteční špatný stav jsem ho zrestauroval, natřel pěknou modrou barvou a dokonce k němu vyrobil překližkovou krabici. Velký box se dvěma bassreflexy výrazně zlepšil jeho akustické vlastnosti. Zůstává případ pro dobrý zesilovač, který bude pumpovat tento sloupec. Rozhodl jsem se udělat něco jiného, ​​než co dělá většina lidí – koupit hotový zesilovač třídy D z Číny a nainstalovat ho. Rozhodl jsem se vyrobit zesilovač sám, ale ne nějaký obecně uznávaný na čipu TDA7294 a už vůbec ne na čipu, a dokonce ani legendární Lanzar, ale velmi vzácný tranzistorový zesilovač s polním efektem. Ano, a na síti je velmi málo informací o polních zesilovačích, takže začalo být zajímavé, co to je a jak to zní.

    Shromáždění

    Tento zesilovač má 4 páry výstupních tranzistorů. 1 pár - 100 wattů výstupního výkonu, 2 páry - 200 wattů, 3 - 300 wattů a 4 400 wattů. Ještě nepotřebuji všech 400 wattů, ale rozhodl jsem se dát všechny 4 páry, abych distribuoval teplo a snížil výkon rozptýlený každým tranzistorem.

    Schéma vypadá takto:

    Diagram ukazuje přesně hodnoty komponent, které jsem nainstaloval, obvod byl zkontrolován a funguje správně. Přikládám plošný spoj. Deska ve formátu Lay6.

    Pozornost! Všechny napájecí dráhy musí být pocínovány silnou vrstvou pájky, protože jimi bude protékat velmi velký proud. Pájíme opatrně, bez žmolků, tavidlo vypereme. Výkonové tranzistory musí být instalovány na chladiči. Výhodou této konstrukce je, že tranzistory nelze izolovat od radiátoru, ale lze je vytvarovat všechny na jednom. Souhlas, ušetří se tím spousta slídových teplovodných podložek, protože 8 tranzistorů by jich zabralo 8 (překvapivě, ale pravda)! Zářič je společný vývod pro všech 8 tranzistorů a audio výstup zesilovače, takže při instalaci do pouzdra jej nezapomeňte nějak izolovat od pouzdra. I přes absenci nutnosti instalovat slídové těsnění mezi příruby tranzistoru a chladič musí být toto místo potřísněno teplovodivou pastou.

    Pozornost! Před instalací tranzistorů na chladič je lepší vše zkontrolovat. Pokud přišroubujete tranzistory k chladiči a na desce jsou nějaké soplíky nebo nepřipájené kontakty, bude nepříjemné tranzistory znovu vyšroubovat a potřít teplovodivou pastou. Zkontrolujte tedy vše najednou.

    Bipolární tranzistory: T1 - BD139, T2 - BD140. Musí být také připevněn k radiátoru. Nezahřívají se, ale zahřívají se. Také je nelze izolovat od chladičů.

    Pokračujeme tedy přímo k montáži. Podrobnosti jsou umístěny na desce takto:

    Nyní přikládám foto různých fází montáže zesilovače. Pro začátek si vystřihneme kousek textolitu podle velikosti desky.

    Poté uložíme obrázek desky na textolit a vyvrtáme otvory pro rádiové součástky. Broušení a odmašťování. Vezmeme permanentní fix, zásobíme se pořádnou dávkou trpělivosti a kreslíme cesty (neumím LUT, takže trpím).

    Vyzbrojíme se páječkou, vezmeme tavidlo, pájku a dráteník.

    Omyjeme zbytky tavidla, vezmeme multimetr a přivoláme zkrat mezi kolejemi tam, kde by neměl být. Pokud je vše v pořádku, pokračujte v instalaci dílů.
    Možné substituce.
    Nejprve přikládám seznam dílů:
    C1 = 1u
    C2, C3 = 820p
    C4, C5 = 470u
    C6, C7 = 1u
    C8, C9 = 1000u
    C10, C11 = 220n

    D1, D2=15V
    D3, D4 = 1N4148

    OP1 = KR54UD1A

    R1, R32 = 47k
    R2 = 1k
    R3 = 2k
    R4 = 2k
    R5 = 5k
    R6, R7 = 33
    R8, R9 = 820
    R10-R17 = 39
    R18, R19 = 220
    R20, R21 = 22k
    R22, R23 = 2,7k
    R24-R31 = 0,22

    T1=BD139
    T2=BD140
    T3=IRFP9240
    T4=IRFP240
    T5=IRFP9240
    T6=IRFP240
    T7=IRFP9240
    T8=IRFP240
    T9=IRFP9240
    T10=IRFP240

    Prvním krokem je výměna operačního zesilovače za jakýkoli jiný, i importovaný, s podobným rozložením pinů. Kondenzátor C3 je potřebný pro potlačení samobuzení zesilovače. Můžete dát více, což jsem udělal později. Libovolné zenerovy diody na 15 V a výkon od 1 wattu. Rezistory R22, R23 lze nastavit na základě výpočtu R = (Upit.-15) / Ist., kde Upit. - napájecí napětí, Ist. - stabilizační proud zenerovy diody. Za zesílení jsou zodpovědné rezistory R2, R32. S těmito hodnotami je to někde kolem 30 - 33. Kondenzátory C8, C9 - kapacity filtrů - lze nastavit od 560 do 2200 mikrofaradů s napětím ne nižším než Upit.* 1.2, aby nebyly provozovány na hranici svých možností. Tranzistory T1, T2 - libovolný komplementární pár středního výkonu, s proudem 1 A, například naše KT814-815, KT816-817 nebo importované BD136-135, BD138-137, 2SC4793-2SA1837. Zdrojové rezistory R24-R31 lze také nastavit na 2 W, i když nežádoucí, s odporem 0,1 až 0,33 ohmů. Není vhodné měnit vypínače, ačkoli lze použít IRF640-IRF9640 nebo IRF630-IRF9630; je to možné pro tranzistory s podobnými procházejícími proudy, kapacitami hradla a samozřejmě se stejným uspořádáním pinů, i když při pájení na dráty to nevadí. Zdá se, že zde není co měnit.

    První spuštění a nastavení.

    První spuštění zesilovače přes bezpečnostní lampu provedeme do přerušení sítě 220 V. Vstup nezkratujte na zem a nepřipojujte zátěž. V okamžiku zapnutí by měla lampa zablikat a zhasnout a zhasnout úplně: spirála by neměla vůbec svítit. Zapněte, podržte 20 sekund a poté vypněte. Zkontrolujeme, zda se něco zahřívá (i když pokud je lampa zhasnutá, je nepravděpodobné, že se něco zahřívá). Pokud se opravdu nic nehřeje, znovu jej zapněte a změřte konstantní napětí na výstupu: mělo by být v rozmezí 50 - 70 mV. Já mám např. 61,5 mV. Pokud je vše v mezích normy, připojíme zátěž, dáme vstupní signál a posloucháme hudbu. Nemělo by docházet k rušení, cizím brumům atd. Pokud nic z toho není, přistoupíme k nastavení.

    Celé je to extrémně jednoduché na nastavení. Je nutné pouze nastavit klidový proud výstupních tranzistorů otáčením trimovacího rezistoru. Mělo by to být asi 60 - 70 mA pro každý tranzistor. To se provádí stejným způsobem jako na Lanzare. Klidový proud se vypočítá podle vzorce I = Upad./R, kde Upad. - pokles napětí na jednom z rezistorů R24 - R31 a R - odpor právě tohoto rezistoru. Z tohoto vzorce odvodíme úbytek napětí na rezistoru potřebný k nastavení takového klidového proudu. Podzim = I*R. Například v mém případě je to = 0,07 * 0,22 = někde kolem 15 mV. Klidový proud je nastaven na „teplém“ zesilovači, to znamená, že radiátor musí být teplý, zesilovač musí hrát několik minut. Zesilovač se zahřál, vypněte zátěž, zkratujte vstup na společný, vezměte multimetr a proveďte výše popsanou operaci.

    Vlastnosti a vlastnosti:

    Napájecí napětí - 30-80 V
    Provozní teplota - až 100-120 stupňů.
    Odpor zátěže - 2-8 ohmů
    Výkon zesilovače - 400 W / 4 ohmy
    THD - 0,02-0,04% při výkonu 350-380W
    Zisk - 30-33
    Rozsah frekvenční odezvy - 5-100000 Hz

    Poslední bod stojí za bližší prozkoumání. Použití tohoto zesilovače s hlučnými tónovými bloky, jako je TDA1524, může mít za následek zdánlivě nepřiměřenou spotřebu energie zesilovačem. Ve skutečnosti tento zesilovač reprodukuje frekvence šumu, které naše ucho neslyší. Může se zdát, že jde o samobuzení, ale s největší pravděpodobností jde o rušení. Zde stojí za to odlišit rušení, které není sluchem slyšitelné, od skutečného samobuzení. Sám jsem na tento problém narazil. Zpočátku byl operační zesilovač TL071 používán jako předzesilovač. Jedná se o velmi dobrý vysokofrekvenční importovaný operační zesilovač s nízkošumovým výstupem FET. Může pracovat na frekvencích až 4 MHz - to je více než dostatečné pro reprodukci rušivých frekvencí a pro samobuzení. Co dělat? Jeden dobrý člověk, moc děkuji, mi poradil vyměnit operační zesilovač za jiný, méně citlivý a reprodukující menší frekvenční rozsah, který na frekvenci samobuzení prostě nemůže fungovat. Koupil jsem proto naši domácí KR544UD1A, nainstaloval ji a ... nic se nezměnilo. To vše mě přivedlo k myšlence, že proměnné rezistory tónového bloku dělají šum. Rezistorové motory trochu „šustí“, což způsobuje rušení. Odstranil jsem tónový blok a hluk byl pryč. Takže to není sebebuzení. U tohoto zesilovače je potřeba nainstalovat nízkošumový pasivní tónový blok a tranzistorový předzesilovač, aby se předešlo výše uvedenému.

    K dnešnímu dni bylo vyvinuto mnoho možností UMZCH s tranzistorovými výstupními stupni s efektem pole. Atraktivita těchto tranzistorů jako výkonných zesilovacích zařízení byla opakovaně zaznamenána různými autory. Na zvukových frekvencích fungují tranzistory s efektem pole (FET) jako proudové zesilovače, takže zatížení předstupňů je zanedbatelné a výstupní stupeň na IGFET lze přímo připojit k předzesilovači pracujícímu v lineárním režimu třídy A. .
    Při použití výkonných FETů se mění charakter nelineárních zkreslení (méně vyšších harmonických než při použití bipolárních tranzistorů), klesají dynamické zkreslení a úroveň intermodulačních zkreslení je výrazně nižší. Vzhledem k nižší transkonduktanci než u bipolárních tranzistorů je však nelineární zkreslení zdrojového sledovače velké, protože strmost závisí na úrovni vstupního signálu.
    Koncový stupeň na výkonných FETech, kde vydrží zkrat v zátěžovém obvodu, má vlastnost tepelné stabilizace. Určitou nevýhodou takové kaskády je menší využití napájecího napětí, a proto je nutné použít účinnější chladič.
    Mezi hlavní výhody vysokovýkonných FETů patří nízká řádová nelinearita jejich průchozích charakteristik, která spojuje zvukové vlastnosti FET a elektronkových zesilovačů, stejně jako vysoký výkonový zisk pro signály v audio frekvenčním rozsahu.
    Z nejnovějších publikací v časopise o UMZCH s výkonnými PT lze zaznamenat články. Nepochybnou výhodou zesilovače od je nízká úroveň zkreslení a nevýhodou nízký výkon (15 W). Zesilovač má větší výkon, dostatečný pro obytné prostory a přijatelnou míru zkreslení, ale zdá se být poměrně náročný na výrobu a konfiguraci. Dále mluvíme o UMZCH, navržených pro použití s ​​domácími reproduktory s výkonem až 100 wattů.
    Parametry UMZCH, zaměřené na shodu s mezinárodními doporučeními IEC (IEC), určují minimální požadavky na zařízení kategorie hi-fi. Jsou plně opodstatněné jak z psychofyziologické stránky lidského vnímání zkreslení, tak z reálně dosažitelných zkreslení zvukových signálů v akustických systémech (AS), pro které UMZCH skutečně funguje.
    V souladu s požadavky IEC 581-7 pro reproduktory kategorie hi-fi by celkový faktor harmonického zkreslení neměl překročit 2 % ve frekvenčním rozsahu 250 ... 1000 Hz a 1 % v rozsahu nad 2 kHz při hladina akustického tlaku 90 dB ve vzdálenosti 1 m. charakteristická citlivost domácích reproduktorů 86 dB / W / m, to odpovídá výstupnímu výkonu UMZCH pouze 2,5 W. Vezmeme-li v úvahu špičkový faktor hudebních programů, který se rovná třem (jako u Gaussova šumu), výstupní výkon UMZCH by měl být asi 20 wattů. Ve stereo soustavě je akustický tlak na basech přibližně dvojnásobný, což umožňuje posunout posluchače od reproduktorů již o 2 m. Na vzdálenost 3 m je výkon stereo zesilovače 2 × 45 W docela dostačující.
    Opakovaně bylo zaznamenáno, že zkreslení v UMZCH na tranzistorech s efektem pole jsou způsobena hlavně druhou a třetí harmonickou (jako u provozuschopných reproduktorů). Pokud předpokládáme, že příčiny výskytu nelineárních zkreslení v reproduktorech a UMZCH jsou nezávislé, pak se výsledný harmonický koeficient pro akustický tlak určí jako druhá odmocnina součtu druhých mocnin harmonických koeficientů UMZCH a UMZCH. AC. V tomto případě, pokud je celkový činitel harmonického zkreslení v UMZCH třikrát nižší než zkreslení v reproduktoru (tj. nepřesahuje 0,3 %), lze jej zanedbat.
    Rozsah efektivně reprodukovatelných frekvencí UMZCH by již neměl být slyšitelný pro člověka - 20 ... 20 000 Hz. Pokud jde o rychlost přeběhu výstupního napětí UMZCH, v souladu s výsledky získanými v práci autora je rychlost 7 V / μs dostatečná pro výkon 50 W při provozu při zatížení 4 ohmy a 10 V / μs při provozu při zátěži 8 ohmů.
    Navrhovaný UMZCH byl založen na zesilovači, ve kterém byl použit vysokorychlostní operační zesilovač se sledovacím výkonem k „vybudování“ výstupního stupně ve formě kompozitních opakovačů na bipolárních tranzistorech. Sledovací výkon byl také použit pro obvod předpětí koncového stupně.

    Na zesilovači byly provedeny následující změny: koncový stupeň založený na komplementárních párech bipolárních tranzistorů byl nahrazen stupněm s kvazikomplementární strukturou na bázi levných FETů s izolovaným hradlem IRFZ44 a hloubka celkového SOS byla omezena na 18 dB. Schéma zapojení zesilovače je na Obr. 1.

    Jako předzesilovač byl použit operační zesilovač KR544UD2A s vysokou vstupní impedancí a zvýšenou rychlostí. Obsahuje vstupní diferenciální stupeň na FET s p-n přechodem a výstupním push-pull napěťovým sledovačem. Vnitřní frekvenční korekční prvky poskytují stabilitu v různých režimech zpětné vazby, včetně napěťového sledovače.
    Vstupní signál je přiváděn přes dolní propust RnC 1 s mezní frekvencí cca 70 kHz (zde vnitřní odpor zdroje signálu = 22 kΩ). který slouží k omezení spektra signálu vstupujícího na vstup výkonového zesilovače. Obvod R1C1 zajišťuje stabilitu UMZCH při změně hodnoty RM od nuly do nekonečna. Na neinvertující vstup operačního zesilovače DA1 prochází signál přes horní propust postavenou na prvcích C2, R2 s mezní frekvencí 0,7 Hz, která slouží k oddělení signálu od stejnosměrné složky. Lokální OOS pro operační zesilovač je vyroben na prvcích R5, R3, NW a poskytuje zisk rovný 43 dB.
    Stabilizátor napětí bipolárního napájení operačního zesilovače DA1 je vyroben na prvcích R4, C4, VDI a R6, Sat. VD2, resp. Stabilizační napětí je voleno na 16 V. Rezistor R8 spolu s odpory R4, R6 tvoří dělič výstupního napětí UMZCH pro napájení „sledovacího“ napájení operačního zesilovače, jehož rozsah by neměl překročit mezní hodnoty. standardního vstupního napětí operačního zesilovače, tj. +/- 10 V "sledovací" výkon umožňuje výrazně zvýšit rozsah výstupního signálu operačního zesilovače.
    Jak víte, pro provoz tranzistoru s efektem pole s izolovaným hradlem, na rozdíl od bipolárního, je zapotřebí předpětí asi 4 V. K tomu je v zapojení znázorněném na obr. 1, pro tranzistor VT3 byl na prvcích R10, R11 a UOZ.U04 aplikován obvod posunu úrovně signálu na 4,5 V. Signál z výstupu operačního zesilovače přes obvod VD3VD4C8 a rezistor R15 jde do hradla tranzistor VT3, jehož konstantní napětí vzhledem ke společnému vodiči je +4, 5 V.
    Elektronický analog zenerovy diody na prvcích VT1, VD5, VD6, Rl2o6ecne4H-vaet posun napětí -1,5 V vzhledem k výstupu operačního zesilovače, aby byl zajištěn požadovaný provozní režim tranzistoru VT2. Signál z výstupu operačního zesilovače přes obvod VT1C9 také vstupuje do báze tranzistoru VT2 připojeného podle schématu se společným emitorem, který invertuje signál.
    Na prvky R17. VD7, C12, R18, je sestaven obvod s nastavitelným posunem úrovně, který umožňuje nastavit požadovaný offset pro tranzistor VT4 a tím nastavit klidový proud koncového stupně. Kondenzátor SU poskytuje "sledovací výkon" do obvodu posunu úrovně tím, že přivádí výstupní napětí UMZCH do spojovacího bodu rezistorů R10, R11 pro stabilizaci proudu v tomto obvodu. Spojení tranzistorů VT2 a VT4 tvoří virtuální tranzistor s efektem pole s kanálem typu p. tj. s výstupním tranzistorem VT3 (s kanálem typu n) je vytvořen kvazikomplementární pár.
    Obvod C11R16 zvyšuje stabilitu zesilovače v ultrazvukovém frekvenčním rozsahu. Keramické kondenzátory C13. C14. instalované v těsné blízkosti výstupních tranzistorů slouží ke stejnému účelu. Ochrana UMZCH proti přetížení při zkratech v zátěži je zajištěna pojistkami FU1-FU3. protože tranzistory s efektem pole IRFZ44 mají maximální odběrový proud 42 A a odolávají přetížení, než se přepálí pojistky.
    Pro snížení stejnosměrného napětí na výstupu UMZCH, jakož i pro snížení nelineárního zkreslení, byl na prvcích R7, C7 zaveden společný OOS. R3, SZ. Hloubka AC OOS je omezena na 18,8 dB, což stabilizuje harmonický koeficient v rozsahu zvukových frekvencí. Pro stejnosměrný proud pracuje operační zesilovač společně s výstupními tranzistory v režimu sledovače napětí, který poskytuje konstantní složku výstupního napětí UMZCH ne více než několik milivoltů.

    Obrázek ukazuje obvod zesilovače 50W s výstupními MOSFETy.
    Prvním stupněm zesilovače je diferenciální zesilovač na bázi tranzistorů VT1 VT2.
    Druhý stupeň zesilovače tvoří tranzistory VT3 VT4. Konečný stupeň zesilovače tvoří MOSFETy IRF530 a IRF9530. Výstup zesilovače přes cívku L1 je připojen k zátěži 8 ohmů.
    Obvod sestávající z R15 a C5 je navržen pro snížení hluku. Kondenzátory C6 a C7 výkonové filtry. Odpor R6 je určen k úpravě klidového proudu.

    Poznámka:
    Použijte bipolární zdroj +/-35V
    L1 se skládá z 12 závitů izolovaného měděného drátu o průměru 1mm.
    C6 a C7 by měly být dimenzovány na 50V, zbytek elektrolytických kondenzátorů na 16V.
    Vyžaduje chladič pro MOSFETy. Rozměr 20x10x10 cm vyrobeno z hliníku.
    Zdroj - http://www.circuitstoday.com/mosfet-amplifier-circuits

    • Podobné články

    Přihlásit se s:

    Náhodné články

    • 21.09.2014

      Tento obvod automatického spínání světel v noci automaticky zapne světlo a ráno ho vypne. Jako světelný senzor se používá fotorezistor LDR. Do obvodu lze zapojit libovolné žárovky (zářivky, žárovky ...). Základem jističe je Schmittova spoušť na časovači 555. K automatickému spínání slouží společně časovač LDR a 555. Světlo …

    • 26.06.2018

      Tento příklad ukazuje možnost interakce mezi php a Arduino. Test se provádí na Ubuntu 14.04, webový server Apache 2, je nainstalován php 5.5. Test se pokusil zapnout a vypnout digitální výstup, stejně jako dotazování stavu výstupu pomocí php. test.php

      …

      UMZCH s komplementárními tranzistory s efektem pole

      Čtenářům představujeme variantu stowattového UMZCH s tranzistory s efektem pole. V tomto provedení lze pouzdra výkonových tranzistorů namontovat na běžný chladič bez izolačních podložek, což výrazně zlepšuje přenos tepla. Jako druhá verze zdroje je navržen výkonný pulzní měnič, který by měl mít dostatečně nízkou úroveň vlastního šumu.

      Použití tranzistorů s efektem pole (FET) v UMZCH donedávna omezoval skromný sortiment komplementárních tranzistorů a také jejich nízké provozní napětí. Kvalita reprodukce zvuku přes UMZCH na FET je často hodnocena na úrovni elektronky a ještě vyšší, protože ve srovnání se zesilovači na bázi bipolárních tranzistorů vytvářejí méně nelineární a intermodulační zkreslení a mají také plynulejší nárůst v zkreslení při přetížení. Překonají lampové zesilovače jak v tlumení zátěže, tak v šířce zvukového pásma. Mezní frekvence takových zesilovačů bez zpětné vazby je mnohem vyšší než u UMZCH na bipolárních tranzistorech, což příznivě ovlivňuje všechny typy zkreslení.

      Nelineární zkreslení v UMZCH přináší především koncový stupeň a k jejich redukci se obvykle používá běžný OOS. Zkreslení ve vstupním diferenciálním stupni, používaném jako sčítačka signálů ze zdroje a obvodu běžného OOS, může být malé, ale pomocí obecného OOS je nelze snížit.

      Přetížitelnost diferenciálního stupně u tranzistorů s efektem pole je přibližně 100 ... 200krát vyšší než u bipolárních tranzistorů.

      Použití tranzistorů s efektem pole v koncovém stupni UMZCH umožňuje opustit tradiční dvou- a třístupňové Darlingtonovy opakovače s jejich vlastními nevýhodami.

      Dobré výsledky se dosahují použitím tranzistorů s efektem pole se strukturou kov-dielektrikum-polovodič (MIS) v koncovém stupni. Vzhledem k tomu, že proud ve výstupním obvodu je řízen vstupním napětím (podobně jako u elektrovakuových zařízení), je pak při vysokých proudech rychlost kaskády na MIS tranzistorech s řízeným polem ve spínacím režimu dosti vysoká (τ = 50 ns). Takové kaskády mají dobré přenosové vlastnosti při vysokých frekvencích a mají vliv na teplotní autostabilizaci.

      Mezi výhody tranzistorů s efektem pole patří:

      • nízký řídicí výkon ve statickém a dynamickém režimu;
      • žádný tepelný průraz a nízká náchylnost k sekundárnímu průrazu;
      • tepelná stabilizace svodového proudu, poskytující možnost paralelního připojení tranzistorů;
      • přenosová charakteristika je blízká lineární nebo kvadratické;
      • vysoká rychlost v režimu přepínání, čímž se snižují dynamické ztráty;
      • nepřítomnost akumulace přebytečných nosičů ve struktuře;
      • nízká hladina hluku
      • malé rozměry a hmotnost, dlouhá životnost.

      Ale kromě výhod mají tato zařízení také nevýhody:

      • porucha v důsledku elektrického přepětí;
      • při nízkých frekvencích (pod 100 Hz) může docházet k tepelnému zkreslení. Na těchto frekvencích se signál mění tak pomalu, že za jeden půlcyklus se stihne změnit teplota krystalu a následně se změní prahové napětí a strmost tranzistorů.

      Poslední z uvedených nedostatků omezuje výstupní výkon, zejména při nízkém napájecím napětí; východiskem je paralelní zapojení tranzistorů a zavedení ochrany životního prostředí.

      Je třeba poznamenat, že v poslední době zahraniční firmy (například Exicon atd.) vyvinuly mnoho tranzistorů s efektem pole vhodných pro audio zařízení: EC-10N20, 2SK133-2SK135, 2SK175, 2SK176 s kanálem typu n; EC-10P20, 2SJ48- 2SJ50, 2SJ55, 2SJ56 s p-kanálem. Takové tranzistory se vyznačují slabou závislostí strmosti (přiznání dopředného přenosu) na odběrovém proudu a vyhlazenými výstupními I–V charakteristikami.

      Parametry některých tranzistorů s efektem pole, včetně těch, které vyrábí Minsk Production Association "Integral", jsou uvedeny v tabulce. 1.

      Většina tranzistorových beztransformátorových UMZCH je vyrobena podle polomůstkového obvodu. Zátěž je v tomto případě zahrnuta do úhlopříčky můstku tvořeného dvěma napájecími zdroji a dvěma výstupními tranzistory zesilovače (obr. 1).

      Při nepřítomnosti komplementárních tranzistorů byl koncový stupeň UMZCH prováděn převážně na tranzistorech stejné konstrukce se zátěží a zdrojem připojeným na společný vodič (obr. 1, a) Dvě možné možnosti ovládání výstupních tranzistorů jsou znázorněny na Obr. Obr. 2.

      V prvním z nich (obr. 2, a) je ovládání spodního ramene koncového stupně v příznivějších podmínkách. Protože změna napájecího napětí je malá, Millerův jev (dynamická vstupní kapacita) a Earleyho jev (kolektorový proud versus napětí emitor-kolektor) se prakticky neprojevují. Řídicí obvod horního ramene je zde zapojen sériově se samotnou zátěží, proto se tyto efekty projevují ve velké míře bez provedení dalších opatření (např. kaskádové spínání zařízení). Podle tohoto principu byla vyvinuta řada úspěšných UMZCH.

      Podle druhé možnosti (obr. 2.6 - pro takovouto strukturu jsou vhodnější MIS tranzistory) byla vyvinuta například i řada UMZCH. I v takovýchto kaskádách je však obtížné zajistit i při použití proudových generátorů řídicí symetrii výstupních tranzistorů. Dalším příkladem balancování na vstupním odporu je realizace ramen zesilovače podle kvazikomplementárního obvodu nebo použití komplementárních tranzistorů (viz obr. 1, b).

      Touha po vyvážení ramen koncového stupně zesilovačů vyrobených na tranzistorech stejné vodivosti vedla k vývoji zesilovačů s neuzemněnou zátěží podle zapojení na Obr. 1, g. Ani zde však nelze dosáhnout úplné symetrie předchozích kaskád. Obvody záporné zpětné vazby z každého ramene koncového stupně jsou nestejné; obvody ochrany životního prostředí těchto stupňů řídí napětí na zátěži ve vztahu k výstupnímu napětí protějšího ramene. Navíc takové obvodové řešení vyžaduje izolované napájecí zdroje. Kvůli těmto nedostatkům nenašel široké uplatnění.

      S příchodem komplementárních bipolárních a polních tranzistorů jsou koncové stupně UMZCH stavěny především podle obvodů na Obr. 1, b, c. I v těchto variantách však musí být pro pohon koncového stupně použita vysokonapěťová zařízení. Tranzistory předvýstupního stupně pracují s vysokým napěťovým zesílením, a proto podléhají Millerovu a Earleyho efektu a bez společného OOS zavádějí výrazné zkreslení, které od nich vyžaduje vysoké dynamické charakteristiky. Napájení předstupňů zvýšeným napětím také snižuje účinnost zesilovače.

      Pokud na Obr. 1, b, c přesuňte spojovací bod se společným vodičem na opačné rameno úhlopříčky mostu, dostaneme možnosti na obr. 1e, respektive le. Ve struktuře kaskády podle schématu na Obr. 1, e automaticky řeší problém izolace výstupních tranzistorů od pouzdra. Zesilovače vyrobené podle takových schémat nemají řadu uvedených nevýhod.

      Vlastnosti obvodů zesilovače

      Pozornosti radioamatérů se nabízí invertující UMZCH (obr. 3), odpovídající blokovému schématu koncového stupně na obr. 1, e.

      (Klikni pro zvětšení)

      Vstupní diferenciální stupeň je proveden na tranzistorech s efektem pole (VT1, VT2 a DA1) podle symetrického obvodu. Jejich výhody v diferenciálním stupni jsou dobře známé: vysoká linearita a přetížitelnost, nízká hlučnost. Použití tranzistorů s efektem pole značně zjednodušilo tuto kaskádu, protože nebylo potřeba generátorů proudu. Pro zvýšení zisku s OS s otevřenou smyčkou se signál odebírá z obou ramen diferenciálního stupně a před následným zesilovačem napětí je instalován emitorový sledovač na tranzistorech VT3, VT4.

      Druhý stupeň je vyroben na tranzistorech VT5-VT10 podle kombinovaného kaskádového obvodu s napájením serva. Takové napájení kaskády s OE neutralizuje vstupní dynamickou kapacitu v tranzistoru a závislost kolektorového proudu na napětí emitor-kolektor. Výstupní stupeň tohoto stupně využívá vysokofrekvenční tranzistory BSIT, které mají oproti bipolárním (KP959 versus KT940) dvojnásobnou mezní frekvenci a čtyřnásobnou kapacitu kolektoru.

      Použití koncového stupně napájeného samostatnými izolovanými zdroji umožnilo obejít se bez nízkonapěťového zdroje (9 V) pro předzesilovač.

      Koncový stupeň je vyroben na výkonných MOS tranzistorech a závěry jejich odvodu (a teploodvádějící příruby pouzder) jsou připojeny na společný vodič, což zjednodušuje konstrukci a montáž zesilovače.

      Výkonné MIS tranzistory mají na rozdíl od bipolárních menší rozptyl parametrů, což usnadňuje jejich paralelní zapojení. Hlavní šíření proudů mezi zařízeními vzniká v důsledku nerovnosti prahových napětí a rozložení vstupních kapacit. Zavedení dalších 50-200 Ohmových odporů do obvodů hradla poskytuje téměř úplné vyrovnání zpoždění při zapnutí a vypnutí a eliminuje šíření proudu během spínání.

      Na všechny stupně zesilovače se vztahuje místní a obecná ochrana životního prostředí.

      Hlavní technické vlastnosti

      • Zpětná vazba s otevřenou smyčkou (R6 nahrazeno 22 MΩ, C4 kromě)
      • Mezní frekvence, kHz......300
      • Napěťový zisk, dB......43
      • Harmonický koeficient v režimu AB, %, ne více......2

      S povoleným OS

      • Výstupní výkon, W při zátěži 4 Ohm......100
      • při zátěži 8 ohmů......60
      • Reprodukovatelný frekvenční rozsah, Hz......4...300000
      • Harmonický koeficient, %, ne více......0,2
      • Jmenovité vstupní napětí, V......2
      • Klidový proud koncového stupně, A ...... 0,15
      • Vstupní impedance, kOhm.....24

      Vzhledem k relativně vysoké mezní frekvenci zesilovače se zpětnou vazbou s otevřenou smyčkou jsou hloubka zpětné vazby a harmonické zkreslení téměř konstantní v celém frekvenčním rozsahu.

      Zespodu je pracovní frekvenční pásmo UMZCH omezeno kapacitou kondenzátoru C1, shora - C4 (při kapacitě 1,5 pF je mezní frekvence 450 kHz).

      Konstrukce a detaily

      Zesilovač je vyroben na desce z oboustranné folii sklolaminátu (obr. 4).

      Deska ze strany osazení prvků je maximálně vyplněna fólií napojenou na společný vodič. Tranzistory VT8, VT9 jsou vybaveny malými deskovými chladiči ve formě "vlajky". Písty jsou instalovány v otvorech pro odtokové svorky výkonných tranzistorů s efektem pole; odtokové svorky tranzistorů VT11, VT14 jsou připojeny na společný vodič ze strany fólie (na obrázku označeny křížky).

      Písty jsou instalovány v otvorech 5-7 desky pro připojení přívodů síťového transformátoru a otvorů propojek. Rezistory R19, R20, R22, R23 jsou vyrobeny z manganinového drátu o průměru 0,5 a délce 150 mm. Pro potlačení indukčnosti se drát přehne napůl a přehne (bifilárně) se navine na trn o průměru 4 mm.

      Induktor L1 je navinut drátem PEV-2 o 0,8 otáčky, aby se otočil po celé ploše 2W odporu (MLT nebo podobného).

      Kondenzátory C1, C5, C10, C11 - K73-17 a C10 a C11 jsou připájeny ze strany DPS na vývody kondenzátorů C8 a C9. Kondenzátory C2, C3 - oxid K50-35; kondenzátor C4 - K10-62 nebo KD-2; C12 - K10-17 nebo K73-17.

      Tranzistory s efektem pole s n-kanálem (VT1, VT2) musí být vybrány s přibližně stejným počátečním odběrovým proudem jako tranzistory v sestavě DA1. Z hlediska vypínacího napětí by se nemělo lišit o více než 20 %. Mikrosestava DA1 K504NTZB může být nahrazena K504NT4B. Je možné použít párovanou dvojici tranzistorů KP10ZL (i s indexy G, M, D); KP307V - KP307B (také A, E), KP302A nebo tranzistorová sestava KPC315A, KPC315B (v tomto případě bude nutné desku přepracovat).

      V pozicích VT8, VT9 můžete také použít komplementární tranzistory řady KT851, KT850 a také KT814G, KT815G (s mezní frekvencí 40 MHz) Minské asociace "Integral".

      Kromě těch, které jsou uvedeny v tabulce, můžete použít například následující dvojice tranzistorů MIS: IRF530 a IRF9530; 2SK216 a 2SJ79; 2SK133-2SK135 a 2SJ48-2SJ50; 2SK175-2SK176 a 2SJ55-2SJ56.

      U stereo verze je každý ze zesilovačů napájen ze samostatného transformátoru, nejlépe s prstencovým nebo tyčovým (PL) magnetickým obvodem, o výkonu 180 ... 200 W. Mezi primární a sekundární vinutí je umístěna vrstva stínícího vinutí s drátem PEV-2 0,5; jeden z jeho závěrů je připojen ke společnému vodiči. Výstupy sekundárních vinutí jsou připojeny k desce zesilovače stíněným vodičem a stínění je připojeno ke společnému vodiči desky. Vinutí pro usměrňovače předzesilovačů jsou umístěny na jednom ze síťových transformátorů. Stabilizátory napětí jsou vyrobeny na mikroobvodech IL7809AC (+9 V), IL7909AC (-9 V) - na schématu nejsou znázorněny. Pro napájení desky napájení 2x9 V byl použit konektor ONp-KG-26-3 (XS1).

      Při nastavování je optimální proud diferenčního stupně nastaven laděným rezistorem R3 pro minimalizaci zkreslení při maximálním výkonu (přibližně uprostřed pracovní plochy). Rezistory R4, R5 jsou dimenzovány na proud cca 2...3 mA v každém rameni s počátečním odběrovým proudem cca 4...6 mA. S nižším počátečním odběrovým proudem je třeba úměrně zvýšit odpor těchto rezistorů.

      Klidový proud výstupních tranzistorů v rozsahu 120 ... 150 mA se nastavuje trimovacím odporem R3, případně volbou odporů R13, R14.

      Impulzní blok energie

      Pro ty radioamatéry, kteří mají potíže s nákupem a navíjením velkých síťových transformátorů, je nabízen spínaný zdroj pro koncové stupně UMZCH. V tomto případě může být předzesilovač napájen z nízkopříkonového stabilizovaného PSU.

      Pulzní napájecí zdroj (jeho zapojení je na obr. 5) je neregulovaný samogenerující polomůstkový střídač. Použití proporcionálního proudového řízení invertorových tranzistorů v kombinaci se saturovatelným spínacím transformátorem umožňuje automaticky odstranit aktivní tranzistor ze saturace v době sepnutí. To zkracuje dobu rozptylu náboje v základně a eliminuje průchozí proud, stejně jako snižuje ztráty výkonu v řídicích obvodech, čímž se zvyšuje spolehlivost a účinnost střídače.

      Specifikace UPS

      • Výstupní výkon, W, už ne......360
      • Výstupní napětí......2x40
      • Účinnost, %, ne méně než ...... 95
      • Převodní frekvence, kHz......25

      Na vstupu síťového usměrňovače je instalován odrušovací filtr L1C1C2. Rezistor R1 omezuje zapínací nabíjecí proud kondenzátoru C3. V sérii s rezistorem na desce je k dispozici propojka X1, místo které můžete zapnout tlumivku pro zlepšení filtrace a zvýšení "tvrdosti" výstupní zatěžovací charakteristiky.

      Střídač má dva obvody s kladnou zpětnou vazbou: první - napětím (pomocí vinutí II v transformátoru T1 a III - v T2); druhý - proudem (s proudovým transformátorem: otáčky 2-3 a vinutí 1-2, 4-5 transformátoru T2).

      Spouštěcí zařízení je vyrobeno na unijunkčním tranzistoru VT3. Po spuštění převodníku se vypne kvůli přítomnosti diody VD15, protože časová konstanta obvodu R6C8 je mnohem větší než doba převodu.

      Zvláštností měniče je, že když nízkonapěťové usměrňovače pracují s velkými filtračními kapacitami, potřebuje plynulý start. Hladký rozběh bloku usnadňují tlumivky L2 a L3 a do jisté míry i rezistor R1.

      Zdroj je vyroben na desce plošných spojů z jednostranné fólie ze sklolaminátu tloušťky 2 mm. Výkres desky je znázorněn na Obr. 6.

      (Klikni pro zvětšení)

      Údaje o vinutí transformátorů a informace o magnetických obvodech jsou uvedeny v tabulce. 2. Všechna vinutí jsou vyrobena z drátu PEV-2.

      Před navinutím transformátorů musí být ostré hrany kroužků otupeny brusným papírem nebo lištou a obaleny lakovanou látkou (u T1 - kroužky složené ve třech vrstvách). Pokud se tato předúprava neprovede, je možné, že lakovaná látka bude protlačena a závity drátu budou zkratovány k magnetickému obvodu. V důsledku toho se proud naprázdno prudce zvýší a transformátor se zahřeje. Mezi vinutími 1-2, 5-6-7 a 8-9-10 jsou stínící vinutí navinuta drátem PEV-2 0,31 v jedné vrstvě závit na závit, jehož jeden konec (E1, E2) je připojen ke společnému drát UMZCH.

      Vinutí 2-3 transformátoru T2 je cívka drátu o průměru 1 mm přes vinutí 6-7, zapájená konci do desky plošných spojů.

      Tlumivky L2 a L3 jsou vyrobeny na pancéřovaných magnetických jádrech BZO z 2000NM feritu. Vinutí tlumivek jsou navinuta ve dvou drátech, dokud není rám vyplněn drátem PEV-2 0,8. Vzhledem k tomu, že tlumivky pracují se stejnosměrným předpětím, je nutné mezi misky vložit distanční vložky z nemagnetického materiálu o tloušťce 0,3 mm.

      Tlumivka L1 je typu D13-20, lze ji vyrobit i na pancéřovém magnetickém obvodu B30 podobně jako tlumivky L2, L3, ale bez těsnění, navinutím vinutí ve dvou drátech MGTF-0,14 až do zaplnění rámu. .

      Tranzistory VT1 a VT2 jsou namontovány na chladičích z žebrovaného hliníkového profilu o rozměrech 55x50x15 mm přes izolační těsnění. Namísto těch, které jsou uvedeny v diagramu, můžete použít tranzistory KT8126A softwaru Minsk "Integral", stejně jako MJE13007. Mezi výstupy zdroje +40 V, -40 V a "jeho" střed (ST1 a ST2) jsou zapojeny další oxidové kondenzátory K50-6 (ve schématu neznázorněné) s kapacitou 2000 μF na 50 V. Tyto čtyři kondenzátory jsou instalované na textolitové desce o rozměrech 140x100 mm, upevněné šrouby na chladičích výkonných tranzistorů.

      Kondenzátory C1, C2 - K73-17 pro napětí 630 V, C3 - oxid K50-35B pro 350 V, C4, C7 - K73-17 pro 250 V, C5, C6 - K73-17 pro 400 V, C8 - K10 -17.

      Pulzní PSU je připojen k desce PA v těsné blízkosti vývodů kondenzátorů C6-C11. V tomto případě není diodový můstek VD5-VD8 namontován na desce PA.

      Pro oddálení připojení akustických systémů k UMZCH o dobu útlumu přechodových jevů, ke kterým dochází při zapínání, a vypnutí reproduktorů, když se na výstupu zesilovače objeví konstantní napětí libovolné polarity, lze použít jednoduchý, popř. složitější ochranné zařízení.

      Literatura

      1. Chlupnov A. Amatérské zesilovače nízké frekvence. -M.: Energie, 1976, str. 22.
      2. Akulinichev I. LF zesilovač se stabilizátorem v běžném režimu. - Rozhlas, 1980, č. Z.s.47.
      3. Garevskikh I. Širokopásmový výkonový zesilovač. - Rozhlas, 1979, č. 6. s. 43.
      4. Kolosov V. Moderní amatérský magnetofon. - M.: Energie, 1974.
      5. Borisov S. MOS tranzistory v nízkofrekvenčních zesilovačích. - Rádio. 1983, č. 11, s. 36-39.
      6. Dorofeev M. Režim B ve výkonových zesilovačích AF. - Rozhlas, 1991, č. 3, s. 53.
      7. Syritso A. Výkonný basový zesilovač. - Rozhlas, 1978. č. 8, s. 45-47.
      8. Syritso A. Výkonový zesilovač založený na integrovaných operačních zesilovačích. - Rozhlas, 1984, č. 8, s. 35-37.
      9. Yakimenko N. Tranzistory s efektem pole v můstku UMZCH. - Rádio. 1986, č. 9, s. 38, 39.
      10. Ochranné zařízení Vinogradov V. AU. - Rozhlas, 1987, č. 8. s. třicet.
      Přečtěte si více: