script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Усилители с параллельным током

Усилитель

Электронный усилитель – это усилитель, задача которого состоит в том, чтобы увеличить сигнал по мощности, при этом сохраняя форму усиливаемого сигнала. Более подробно это определение можно прочесть в Википедии. В этой статье мы поверхностно пробежимся по основам теории усилителей.

Что такое усилитель?

В электрических схемах очень часто встречаются сигналы малой мощности. Например, это может быть звуковой сигнал с динамического микрофона

динамический микрофон

слабый радиосигнал, который ловит из эфира ваш китайский радиоприемник

Усилитель

Либо отраженный сигнал от ракеты противника, который уже потом ловит, усиливает и отслеживает радиолокационная установка. Для примера: зенитно-ракетный комплекс ТОР:

зенитный комплекс тор

Как вы видите, в электронике абсолютно везде требуется усиление слабых сигналов. Для того, чтобы их усиливать, как раз нужны усилители сигналов. Усилители широко применяются в радиолокации, телевидении, радиовещании, телеметрии, в вычислительной технике, авторегулировании, в системах автоматики и тд.

Что такое черный ящик в электронике

очень черный ящик

В общем виде усилитель можно рассматривать как черный ящик. Что представляет из себя этот черный ящик? Это ящик. Он черный). А так как он черный, то абсолютно никто не знает, что находится в нем. Остается только предполагать. Но возможен и такой вариант, что мы можем предпринять какие-либо действия и ждать ответной реакции. После ответной реакции этого черного бокса, можно предположить, что находится у него внутри.

То есть по сути черный ящик должен иметь какие-либо “сенсоры” для восприятия информации извне, некий “вход”, а также некий “выход” для ответной реакции. То есть подавая на вход какое-либо воздействие, мы ждем ответной реакции черного ящика на выходе.

Усилитель

Пусть в черном ящике будет кот или кошка, но пока никто не знает, что он(а) там есть. Что мы сделаем в первую очередь? Потрясем ящик или пнем по нему, так ведь? Если там кто-то мяукнет, значит однозначно или кошка, или кот). То есть последовала ответная реакция. Как определить дальше кошка или кот? Открываем ящик, и из него вылазит лохматое чудо. Если побежала – значит кошка. Если побежал – значит кот).

Но также в черном ящике может быть абсолютно любое тело или вещество. Для таких ситуаций мы должны провести как можно больше опытов, то есть произвести как можно больше входных воздействий для более точного определения содержимого черного ящика.

Что такое четырехполюсник

В электронике черным ящиком является четырехполюсник. Что вообще такое четырехполюсник? Четырехполюсник – это черный ящик, внутри которого имеется неизвестная электрическая цепь. Здесь мы видим две клеммы на вход, через которые подается входное воздействие и две клеммы на выход, с которых мы уже будем снимать отклик нашего “электрического черного ящика”.

услитель четырехполюсник

Пассивный четырехполюсник

Например, RC-цепь является пассивным четырехполюсником, так как она имеет четыре вывода: два на вход и два на выход, и как мы видим, она не содержит в себе какой-либо источник питания. Эта RC цепочка является пассивным фильтром низкой частоты (ФНЧ).

Усилитель

В пассивных четырехполюсниках напряжение или ток на выходе могут быть больше, чем на входе, но мощность при этом не увеличивается. Как же напряжение или ток на выходе могут быть больше, чем на входе? Здесь достаточно вспомнить трансформатор, а также последовательный и параллельный колебательные контура. Для них точнее было бы определение преобразователи напряжения, но никак не усилитель, так как усилитель должен иметь в своем составе обязательно источник питания, у которого он будет брать энергию для усиления слабого входного сигнала.

Также в пассивном четырехполюснике мощность на выходе никак не будет больше мощности, чем на входе. Если вы этого добьетесь, то сразу же получите вечный источник энергии и Нобелевскую премию в придачу. Но помните, что закон сохранения энергии, который впервые был еще сформулирован Лейбницем в 17 веке, никто не отменял.

Активный четырехполюсник

усилитель на транзисторе

А вот этот четырехполюсник мы будем уже называть активным, так как он имеет в своем составе источник питания +Uпит , которое требуется для того, чтобы усиливать сигнал.

То есть мы здесь видим две клеммы на вход, на которые загоняется сигнал Uвх , а также видим две клеммы на выход, где снимается напряжение Uвых . Питается наш четырехполюсник через +Uпит , в результате чего, в данном случае, сигнал на выходе будет больше, чем сигнал на входе.

Загоняя на вход такой схемы синусоиду, на выходе мы получим ту же самую синусоиду, но ее амплитуда будет в разы больше.

усилитель на транзисторе принцип работы

Это, конечно же, верно для идеального усилителя, т.е. абсолютно линейного и без ограничения на амплитуду входного и выходного сигнала. В реальных усилителях, требуется чтобы амплитуда не превышала допустимую и усилитель был правильно спроектирован. Кроме того, любой реальный усилитель вносит искажения и характеризуется коэффициентом нелинейных искажений (КНИ) и еще многими другими параметрами, которые мы рассмотрим в следующей статье.

В активном четырехполюснике, одним из которых является усилитель мощности, мощность на выходе будет больше, чем на входе. Естественно, при этом не нарушается закон сохранения энергии, так как мощность, которая выделяется на нагрузке – это преобразованная мощность источника питания. Входной слабый сигнал просто управляет этой мощностью. Более подробно можно прочитать в статье про принцип усиления транзистора.

В электронике мы будем рассматривать усилитель, как активный четырехполюсник, на вход которого подается маломощный сигнал Uвх, а к выходу цепляется нагрузка Rн .

усилитель в роли черного ящика

Обобщенная схема усилителя

Она выглядит примерно вот так:

обобщенная схема усилитель

Как мы можем видеть на схеме, ко входу усилительного каскада через клеммы 1 и 2 подсоединяется какой-либо источник слабого сигнала с ЭДС EИ и внутренним сопротивлением RИ . Именно этот слабый сигнал с этого источника мы будем усиливать. Далее, как и полагается, каждый усилитель обладает своим каким-либо входным сопротивлением Rвх . Сила тока Iвх в цепи EИ —>RИ—>Rвх , как ни трудно догадаться, будет зависеть от входного сопротивления усилительного каскада Rвх .

Как вы уже знаете, источник питания играет главную роль в усилительном каскаде. Маломощный слабый сигнал управляет расходом энергии источника питания. В результате на выходе мы получаем умощненную копию входного слабого сигнала. Усиление произошло благодаря тому, что источник питания давал свою мощность для усиления входного сигнала. Ну как-то вот так).

В выходной цепи усилителя мы получаем усиленный сигнал с ЭДС Eвых и выходным сопротивлением Rвых . Через клеммники 3 и 4 мы цепляем нагрузку Rн , которая уже будет потреблять энергию усиленного сигнала. Сила тока в цепи Eвых —> Rвых —> Rн будет зависеть от сопротивления нагрузки Rн .

Типы усилителей

Усилители можно разделить на три группы:

Усилитель напряжения

Усилитель напряжения (УН) усиливает входное напряжение в заданное число раз. Этот коэффициент называется коэффициентом усиления по напряжению и вычисляется по формуле:

усилитель напряжения коэффициент

KU – это коэффициент усиления по напряжению

Uвых – напряжение на выходе усилителя, В

Uвх – напряжение на входе усилителя, В

Выходное усиленное напряжение не должно меняться от тока нагрузки, а следовательно, и от сопротивления нагрузки. В идеале, выходное сопротивление Rвых должно быть равно нулю, что недостижимо на практике. Поэтому, УН стараются проектировать так, чтобы минимизировать выходное сопротивление Rвых .

схема усилителя

В таком режиме усилитель работает, если выполняются условия, что Rвх намного больше, чем Rвых т. е. Rвх >>Rи и Rн намного больше, чем Rвых (Rн >>Rвых ). Чем больше номинал Rн , тем лучше для усилителя напряжения, так как нагрузка не будет просаживать выходное напряжение Uвых. Здесь все просто: чем меньше сопротивление нагрузки, тем бОльшая сила тока будет течь по цепи Eвых —> Rвых —> Rн , тем больше будет падение напряжения на выходном сопротивлении Rвых , исходя из формулы ЭДС: Eвых =IвыхRвых +IвыхRн . Об этом можно более подробно прочитать в статье Закон Ома для полной цепи.

Усилитель тока

Усилитель тока (УТ) усиливает входной ток в заданное число раз. Этот коэффициент называется коэффициентом усиления по току и вычисляется по формуле:

Усилитель

где KI – коэффициент усиления по току

Iвых – сила тока в цепи нагрузки, А

Смысл работы усилителя тока такой: при определенной силе тока во входной цепи, на выходе в цепи нагрузки мы получаем силу тока, бОльшую в KI раз, независимо от того, какое значение принимает номинал нагрузки. Здесь уже работает простой закон Ома I=U/R.

Если сила тока должна быть постоянной, а значение сопротивления у нас может быть плавающим, то для поддержания постоянной силы тока в цепи нагрузки у нас усилитель автоматически изменяет напряжение Uвых на нагрузке. В результате, ток как был постоянной величиной, так и остался. Или буквами: Rн =var, Iвых= const.

Объяснение выше вы будете рассказывать своему преподу по электронике, а теперь объяснение для полных чайников. Итак, во входной цепи Eи —>Rи —>Rвх пусть у нас течет сила тока в 10 мА. Коэффициент KI =100, следовательно, на выходе в цепи нагрузки Eвых —>Rвых —> Rн будет течь ток с силой в 1 А (10мА х 100). Но сам по себе такой ток не будет ведь гулять по этой цепи. Ему надо создать условия для протекания. Допустим, у нас нагрузка 10 Ом. Какое тогда напряжение должно быть в этой цепи для получения силы тока в этой цепи в 1 А? Вспоминаем дядюшку Ома: I=U/R. 1=Uвых /10, получаем U=10 В. Вот такое напряжение нам будет выдавать усилитель тока на выходе.

Но что, если нагрузка поменяет свое значение? Ток должен остаться таким же, не забывайте, то есть 1 А, так как это у нас усилитель тока. В этом случае, чтобы сила тока в цепи оставалась 1 А усилитель автоматически поменяет свое значение напряжения на выходе Uвых на 1=Uвых /5. Uвых =5/1=5 В. То есть на выходе у нас уже будет 5 Вольт.

Но также не забываем еще об одном параметре, который у нас находится в выходной цепи усилителя тока. Это выходное сопротивление Rвых . Поэтому, нам необходимо, чтобы выполнялось условие: Rвх

Усилитель мощности

Раньше было очень круто и модно собирать усилители мощности (УН) своими руками, включить Ласковый Май и вывернуть громкость на всю катушку. Сейчас же УМ может собрать или купить каждый, благо интернет и Алиэкпресс всегда под рукой.

Чем же УМ отличается от УН и УТ?

Если в УТ мы увеличивали только силу тока, в УН – напряжение, то в УМ мы увеличиваем в кратное число раз ток и напряжение.

Формула мощности для постоянного и переменного тока при активной нагрузке выглядит вот так:

Усилитель

U – напряжение, В

Следовательно, коэффициент усиления по мощности запишется как:

Усилитель

KP – коэффициент усиления по мощности

Pвых – мощность на выходе усилителя, Вт

Pвх – мощность на входе усилителя, Вт

Для усилителя мощности условия согласования входной цепи с источником входного сигнала и выходной цепи с нагрузкой для передачи максимальной мощности имеют вид: Rвх ≈ Rи и Rн ≈ Rвых .

Усилитель

Также не забывайте, что нагрузки могут быть как чисто активными (типа лампочки накаливания, резистора, различных нагревашек), так и иметь реактивную составляющую (катушки индуктивности, конденсаторы, двигатели и тд).

Выходная мощность усилителя

Выходная мощность усилителя, отдаваемая в активную нагрузку, будет выражаться формулой:

Усилитель

Pвых – выходная мощность усилителя, Вт

Iвых – сила тока в цепи нагрузки, А

UВых – напряжение на нагрузке, В

Мощность на нагрузку с реактивной составляющей будет уже выражаться через формулу:

Усилитель

Pвых – выходная мощность усилителя, Вт

Iвых – сила тока в цепи нагрузки, А

cos φ – где φ – это разность фаз между осциллограммой тока и напряжения

Например, разность фаз между током и напряжением в активной нагрузке равна нулю, следовательно, cos0=1. Поэтому формула для активной нагрузки принимает вид

Усилитель

Более подробно про это можно прочитать в статье про активное и реактивное сопротивление.

Читайте также:  Оптимальный ток для полуавтомата

Максимальная выходная мощность, при которой искажение сигнала на выходе не превышает качественных значений усилителя, называют номинальной мощностью усилителя.

Ну и обобщенное правило, для того, чтобы было проще запомнить все эти три вида усилителя:

Виды усилителей по полосе пропускания

По ширине полосы пропускания усилители делятся на:

Усилители низкой частоты

Также их еще называют усилители звуковой частоты (УЗЧ). Они предназначенные для усиления сигналов с частотой от десятков Герц и до 20 кГц. 20 кГц – это предел частоты, которая может быть воспринята человеческим ухом. Поэтому, такой тип усилителей очень любят меломаны и радиолюбители.

Усилители высокой частоты

Они предназначены для усиления сигналов во всем диапазоне частот, используемых электроникой.

Широкополосные усилители

Они позволяют усиливать широкую полосу частот (например, от десятков герц до нескольких мегагерц). Здесь, думаю, все понятно.

Узкополосные усилители

Они усиливают узкую полосу частот. Это могут быть резонансные фильтры, а также фильтры, которые строятся на основе УВЧ и УНЧ.

Усилители постоянного тока

Усиливают сколь угодно медленные электрические колебания, начиная с частоты, равной нулю герц (постоянный ток).

Если вы желаете больше знать об усилителях, то читайте статью основные параметры усилителя.

Источник

Усилители с параллельным током

Усилители Music Angel

Ламповый усилитель XD500MKIII: EL34, 2х50 Вт Ламповый усилитель XD800MKIII: KT88, 2х65 Вт Ламповый усилитель XD845MKIII: 845, 2х20 Вт Ламповый усилитель XD850MKIII: 300B, 2х9 Вт Ламповый усилитель XD8502AIII: 300B, 2х9 Вт Предварительный ламповый усилитель XD900MKIII: 12AU7, 12AX7

Ламповый усилитель MINI 6: KT88, 2х60 Вт Ламповый усилитель MINIP1: 6AQ5, 2х10 Вт Ламповый усилитель MINIL3: EL34, 2х35 Вт Ламповый усилитель MINIP14: 6P14, 2х10 Вт

Ламповые усилители LACONIC HA-02,03B/B2/M: 6N6P, 2х1,2 Вт на 300 Ом

Акустическая система Music Angel One: 20 — 100 Вт, 38 Гц — 30 кГц, 86 Дб/Вт/м Акустическая система Music Angel 2.5: 20 — 200 Вт, 20 Гц — 30 кГц, 86 Дб/Вт/м Акустическая система Music Angel TK-10: 10 — 250 Вт, 45 Гц — 22 кГц, 8 Ом, 97 дБ/Вт/м Акустическая система DIVA 5.2: 10 — 150 Вт, 36 Гц — 20 кГц, 90 дБ/Вт/м

КТ 88: Filament Voltage 6.3 V Filament Current 1.6 A Plate Voltage (max) 800 V Plate Current (max) 230 mA Plate Dissipation (max) 40 W 845: D.C. Plate Voltage 1250 D.C. Grid Voltage -98 Peak A.F. Grid Voltage 93 D.C. Plate Current (ma.) 95 Power Output (watts) 15 21 300B: Filament Voltage 5 V Filament Current 1.2 A Plate Voltage (max) 450 V Plate Current (max) 100 mA Plate Dissipation (max) 40 W

Двухтактно-параллельный усилитель НЧ

Усилитель мощности колебаний НЧ, выполненный по двухтактной схеме, может работать в экономичных режимах АВ или В с высоким коэффициентом полезного действия при малых искажениях.

При работе двухтактного каскада в режимах с отсечкой анодного тока в области частот от 2000—3000 Гц и выше возникают специфические нелинейные искажения, обусловленные нестационарными процессами. Причиной возникновения этих искажений, возрастающих с повышением частоты, является главным образом индуктивность рассеяния между половинами первичной обмотки и между каждой половиной первичной обмотки и всей вторичной обмоткой выходного трансформатора.

Переходные процессы, повторяющиеся периодически с частотой усиливаемых колебаний, искажают форму кривой анодного тока ламп: при угле отсечки Θ = 90° продолжительность импульса анодного тока каждой лампы становится больше половины периода и на осциллограмме анодного тока появляется характерный провал. Рис. 1 поясняет сказанное. Известно также, что при работе в режиме В нелинейные искажения в области низших звуковых частот определяются главным образом не насыщением сердечника трансформатора, как это происходит в режиме А, а переходными процессами, обусловленными индуктивностью первичной обмотки трансформатора при холостом ходе. Искажения этого рода успешно компенсируются глубокой обратной связью. Искажения же на высших частотах, обусловленные индуктивностью рассеяния, обратной связью не компенсируются, так как практически общая обратная связь не охватывает входного и выходного трансформаторов из-за опасности возникновения генерации на высших частотах, вызванной фазовыми сдвигами за счет индуктивности рассеяния трансформаторов. Секционированием обмоток и перекрещиванием секций оказывается невозможным уменьшить индуктивность рассеяния до такой степени, чтобы сделать незначительными искажения на высших частотах, связанные с переходными процессами.

Поэтому при проектировании усилителей, работающих в режиме АВ или В, приходилось идти на компромисс, чтобы получить допустимую величину искажений как на низших, так и на высших частотах, либо применять невыгодный энергетический режим А.

Описываемый усилитель при работе в режиме класса В дает минимальные искажения на низших частотах вследствие очень хорошей частотной и фазовой характеристик и глубокой противосвязи и на высших частотах благодаря сведению до минимума индуктивности рассеяния.

Иногда высказывается мнение, что нелинейные искажения на частотах выше 4000 — 5000 Гц не ухудшают качества звучания, так как гармоники этих частот обычно лежат за пределами полосы, пропускаемой трактом. Подобное мнение следует считать ошибочным. Дело в том, что реальная радиовещательная речевая или музыкальная программа содержит одновременно целый спектр звуковых частот, имеющий компоненты также и в области высших частот. При прохождении этих частот через систему, обладающую нелинейностью в области высших частот, возникают комбинационные частоты в диапазоне низших и средних частот. Эти комбинационные частоты не находятся в гармонических отношениях с основными частотами, они заметны на слух и значительно сильнее ухудшают качество звучания, чем гармоники.

Принципиальная схема двухтактно-параллельного каскада приведена на рис. 2. Как видно из этой схемы, лампы обоих плеч получают возбуждение так же, как и в обычной двухтактной схеме, — от вторичной обмотки входного трансформатора, имеющей заземленную среднюю точку. Отличительной особенностью этого усилителя является особое устройство выходного трансформатора, допускающее параллельную работу ламп на общую нагрузку. Трансформатор имеет две первичные обмотки, каждая из которых состоит из двух секций — катодной и анодной. Секции эти, входящие в анодную цепь лампы Л1 и в катодную лампы Л2 намотаны бифилярно. При таком способе намотки связь между обмотками получается наиболее тесной, что практически устраняет индуктивность рассеяния между ними.

Соответственно также намотаны секции первичной обмотки, входящие в анодную цепь лампы Л2 и катодную лампы Л1.

На рис. 2 сплошными стрелками показано направление переменного анодного тока лампы Л1 и пунктирными — направление переменного анодного тока лампы Л2 для одного и того же момента времени. Точки б, в, е, ж по переменному току присоединены к земле и имеют нулевой потенциал. Секции aб и де намотаны бифилярно сложенными вместе проводами.

Направления намотки этих секций совпадают и их числа витков в точности равны, а индуктивность рассеяния между ними сведена к минимуму.

Направления переменного тока низкой частоты в секциях aб и де, как показывают стрелки, также совпадают. Следовательно, потенциал точки а равен потенциалу точки д и переменное напряжение НЧ между этими точками равно нулю. Соответственно переменное напряжение между точками г и з также равно нулю.

Это обстоятельство дает возможность заменить принципиальную схему эквивалентной схемой, изображенной на рис. 3. Из рассмотрения эквивалентной схемы видно, что усилитель, собранный по двухтактно-параллельной схеме, охвачен глубокой обратной связью по напряжению при коэффициенте обратной связи β = 0,5, так как половина выходного напряжения U2 на нагрузке Zа подается в противофазе к напряжению возбуждения одного плеча U1/2.

Суммарное приведенное сопротивление обеих ламп двухтактно-параллельного каскада, работающих на общую нагрузку, равно Ri/(2+μ) При условии, когда μ >> 2, это сопротивление оказывается вдвое меньше приведенного сопротивления обыкновенного двухтактного катодного повторителя 2Ri/(1+μ)

Уменьшение приведенного сопротивления двухтактно-параллельного каскада, несмотря на меньшую величину коэффициента обратной связи β объясняется параллельным включением ламп, в то время как в двухтактном катодном повторителе лампы включены последовательно.

При условии, что сопротивление нагрузки, пересчитанное в первичную обмотку выходного трансформатора, много больше приведенного сопротивления ламп, т. е.

коэффициент усиления двухтактно-параллельного каскада близок к единице.

Если в двухтактно-параллельном каскаде сделать β = 0, то он превратится в обыкновенный двухтактный каскад. Поэтому глубину обратной связи в таком каскаде можно оценить, сравнивая коэффициенты усиления двухтактно-параллельного и обыкновенного двухтактного каскада. Принимая коэффициент нагрузки для пентода α = 0,25, получим для каскада на двух лампах 6ПЗС: К = SRa, Ri = 22000 Ом, S = 6•10 -3 мА/В, тогда K = SRа =6•10 -3 •0,25•22•10 3 = 33. Отсюда глубина обратной связи двухтактно-параллельного каскада (1 +K β = 1 +33•0,5 = 17,5 ≈ 25 дБ.

Двухтактно-параллельная схема используется в оконечном каскаде трех- или четырехкаскадного двухтактного усилителя. В этом случае последние три каскада могут быть охвачены общей цепью отрицательной обратной связи глубиной порядка 10—12 дБ. Таким образом, глубина обратной связи в оконечном каскаде увеличивается до 35—37 дБ. Такая глубокая отрицательная обратная связь, стабильная по величине и фазе в широкой полосе частот, значительно улучшает все электроакустические характеристики усилителя.

При охвате последних трех каскадов усилителя общей цепью отрицательной обратной связи приведенное сопротивление ламп оконечного каскада становится равным при двух лампах в оконечном каскаде

где К—общий коэффициент усиления последних трех каскадов усилителя, охваченных общей цепью обратной связи, но измеренных до введения противофазного напряжения, β — относительная величина, показывающая, какая, часть напряжения катодной, обмотки одного плеча вводится в цепь общей обратной связи.

Как высококачественный усилитель НЧ с очень малым выходным сопротивлением двухтактно-параллельный усилитель может найти широкое применение в качестве оконечного усилителя, сохраняющего практически неизменный выходной уровень и хорошие качественные показатели при любом числе включенных громкоговорителей (при номинальной мощности усилителя) для измерительных целей, так как он обеспечивает стабильный коэффициент усиления при широкой полосе частот и хорошей фазовой характеристике при малом уровне шумов.

Самыми подходящими лампами для двухтактно-параллельного каскада являются лампы типа 6ПЗС, так как они дают возможность получить наиболее низкое выходное сопротивление и не требуют очень высокого анодного напряжения.

Усилитель с оконечным каскадом, собранным по указанной схеме на двух лампах 6П3С, может дать полезную мощность до 25 Вт, а на четырех лампах 6П3С-до 35 Вm.

Лампы работают в режиме, промежуточном между А и В (без захода в область токов сетки). Для ламп 6П3С можно рекомендовать напряжение анод — катод и экранная сетка — катод 350 — 380 В, управляющая сетка — катод — 38 — 40 В. Здесь напряжение на экранной сетке превышает указанное в справочниках UC2 макс = 300 в, тем не менее на практике лампы 6ПЗС в этом режиме могут работать гораздо дольше гарантийного срока, так как мощность, рассеиваемая при этом на экранной сетке, не превышает допустимую. Смещение в цепи сетки лучше делать фиксированным, но можно работать и с автоматическим смещением без сколько-нибудь заметных на слух или, на осциллограмме искажений. В последнем случае для четырех ламп 6ПЗС Rк = 300 Ом. Ск = 8 мкФ.

Способ питания экранных сеток применяется несколько необычный (см. принципиальную схему двухтактно-параллельного каскада на лампах 6ПЗС, рис. 4). Экранная сетка лампы Л1 соединяется с анодом лампы противоположного плеча Л2. Таким образом, экранная сетка лампы Л1 получает по отношению к своему катоду постоянное напряжение, равное анодному. По переменному же току присоединение экранной сетки Л1 к аноду Л2 эквивалентно присоединению ее к катоду Л1, так как потенциалы точек г и з равны. Сопротивления 300 и 500 Ом, стоящие непосредственно на ламповых панельках, являются антипаразитными.

Для раскачки выходного двухтактно-параллельного каскада напряжение между сетками оконечных ламп должно быть около 270 В. Переход с предварительного каскада на оконечный при питании обоих каскадов от общего источника должен быть трансформаторным, так как в этом случае при реостатно-емкостной связи предварительного усилителя с оконечным, работающим в режиме В, изменение анодного напряжения будет проявляться как изменение смещения, добавляющегося к смещению ламп оконечного каскада при нарастании сигнала и вычитающегося из него при уменьшении сигнала. Увеличение же напряжения смещения на 15—30 В будет сильно изменять режим оконечных ламп.

Величину необходимой индуктивности холостого хода первичной обмотки выходного трансформатора L, в зависимости от заданных искажений на низшей частоте Мн можно приблизительно определить по формуле (для пентода)

Читайте также:  Короткого замыкания в электроустановка постоянного тока

где R’н—пересчитанное в первичную обмотку сопротивление нагрузки в Омах, fн—заданная низшая частота в герцах.

выбирается в пределах 1,05—1,25 (0,5—2 дБ).

Необходимо также делать проверку на величину допустимой магнитной индукции Вмакс. Очень важно уменьшать по возможности омическое сопротивление обмоток, так как если оно окажется больше приведенного сопротивления ламп (для двух ламп 6ПЗС — 90 Ом, для четырех ламп 6ПЗС — 45 Ом), то получится очень большой проигрыш по выходному сопротивлению.

Коэффициент трансформации следует рассчитывать таким образом, чтобы пересчитанное в первичную обмотку сопротивление нагрузки было в 15-20 раз больше приведенного сопротивления ламп. При этом каскад будет отдавать максимальную мощность при малых искажениях. Таким образом, для каскада на двух лампах 6ПЗС (без охвата всего усилителя общей цепью обратной связи) оптимальный коэффициент трансформации будет

где Rн — сопротивление нагрузки, w1 — число витков всей первичной обмотки, w2 — число витков вторичной обмотки.

Для усилителя, охваченного также общей цепью обратной связи,

(значения К и β были приведены выше). Междуламповый трансформатор имеет отношение витков 1:1 и наматывается бифилярно.

Благодаря очень большой глубине отрицательной обратной связи двухтактный усилитель с оконечным каскадом по новой схеме при питании накала всех ламп переменным током и при коэффициенте усиления порядка 40 дБ обеспечивает на выходе усилителя уровень шумов — 75 дБ даже без подбора ламп.

Особенностью двухтактно-параллельного каскада является наличие переменного напряжения НЧ между катодом ламп и землей. Если питание накала ламп обоих плеч осуществляется от общего заземленного источника, то это напряжение оказывается приложенным между катодом и подогревателем каждой лампы. Практически пиковое напряжение сигнала никогда не превышает максимально допустимое напряжение между катодом и подогревателем равное 180 В. При питании накала переменным током очень легко сделать для ламп оконечного каскада отдельную обмотку и изолировать ее от земли.

Конструкция выходного трансформатора чрезвычайно проста. Как обычно принято для двухтактной работы, каркас делается из двух секций с перегородкой посередине. Намотка обеих секций производится в одном направлении, но с переворачиванием каркаса после заполнения одной из секций.

Первичная бифилярная обмотка наматывается сложенными вместе двумя проводами (которые сматываются одновременно с двух катушек), виток к витку. Проволоку следует выбирать с хорошей изоляцией, имея в виду, что намотанные бифилярно обмотки образуют своеобразный конденсатор, между обкладками которого приложено постоянное напряжение порядка 400 В, а напряжение НЧ отсутствует.

Наиболее подходящей маркой провода является ПЭЛШД. Для уменьшения индуктивности рассеяния вторичная обмотка помещается между двумя половинами секций первичной обмотки и применяется схема перекрещивания (рис. 5).

При отсутствии провода подходящей марки, пригодной для бифилярной намотки, применить провод марки ПЭЛ-1 и обмотку выполнять обычным способом с раздельными анодными и катодными обмотками.

При применении обыкновенных трансформаторов индуктивная связь между обмотками дополняется емкостной связью. Одноименные концы обмоток соединяются между собой через конденсаторы, последовательно с которыми включаются небольшие мастичные сопротивления.

Качественные показатели усилителя на обыкновенных трансформаторах мало уступают качественным показателям усилителя на бифилярных трансформаторах, но в области высших частот первый отдает меньшую неискаженную мощность.

Описанная здесь качественная техника позволит сделать еще более уютным домашний очаг.

Источник



Мостовые и параллельные усилители — Bridged and paralleled amplifiers

Можно подключить несколько электронных усилителей таким образом, чтобы они управляли одной плавающей нагрузкой (мостом) или одной общей нагрузкой (параллельно), чтобы увеличить количество мощности, доступной в различных ситуациях. Это часто встречается в аудиоприложениях .

Содержание

  • 1 Обзор
  • 2 мостовой усилитель
    • 2.1 Типовая схема
    • 2.2 Преимущества и недостатки
    • 2.3 Миф о четырехкратной власти
  • 3 Параллельный усилитель
  • 4 Мостово-параллельный усилитель
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Дальнейшее чтение

Обзор

Мостовой или параллельный режимы работы, обычно с использованием усилителей мощности звука, представляют собой методы объединения выходных сигналов двух идентичных усилителей для создания, по сути, моноусилителя. Комбинирование более двух усилителей может быть выполнено с использованием описанных основных принципов, включая возможность сочетания мостового и параллельного режимов.

Два идентичных усилителя чаще всего встречаются в общем случае с общим источником питания и обычно рассматриваются как стереоусилитель. Любой обычный стереоусилитель может работать в мостовом или параллельном режиме при условии, что общие клеммы громкоговорителя (обычно черные) подключены и являются общими для шины заземления внутри усилителя.

Некоторые двухканальные усилители или стереоусилители имеют встроенное средство для работы в мостовом режиме с помощью переключателя и наблюдения за входными и выходными соединениями, подробно описанными на задней панели или в руководстве. Этот вариант чаще всего встречается в мощном звуковом оборудовании или усилителях, предназначенных для автомобильных аудиосистем. Работа в параллельном режиме не требует специальных средств и осуществляется только путем соответствующего внешнего подключения.

Стереоусилители обычно имеют общий регулятор усиления и часто низкие / высокие частоты, а при переключении в режим моста автоматически отслеживают каждый канал идентично. Если двухканальные усилители имеют отдельные элементы управления и могут переключаться в мостовой режим, будут работать только элементы управления на одном канале.

Если пользователь реализует свои собственные подключения для мостового или параллельного режима, а усилители имеют индивидуальные элементы управления, следует позаботиться о том, чтобы оба набора элементов управления были установлены одинаково.

Мостовой усилитель

Мост-связанные нагрузки (БТЛИ), также известная как мостовой Transformerless и мостиковой моно , является конфигурацией выхода для аудио усилителей , форма импеданса интерполирования в основном используется в профессиональных аудио и автомобильных применения. На два канала стереофонического усилителя подается один и тот же монофонический аудиосигнал с обратной полярностью одного канала . Громкоговоритель подключен между двумя выходами усилителя, преодоление выходных терминалов. Это удваивает доступный размах напряжения на нагрузке по сравнению с тем же усилителем, используемым без моста. Конфигурация чаще всего используется для сабвуферов .

Типовая схема

Пример. Два усилителя мощностью 100 Вт каждый с сопротивлением 4 Ом (четыре Ом ); в мостовом режиме они будут выглядеть как моноусилитель мощностью 200 Вт на нагрузке 8 Ом. Это наиболее часто неправильно понимаемый режим работы, и для его реализации требуются дополнительные схемы, если пара усилителей не имеет встроенного устройства. На изображении показаны два идентичных усилителя A1 и A2, подключенных в мостовом режиме. Сигналы, подаваемые на каждый усилитель пары, находятся в противофазе. Другими словами, когда сигнал в одном усилителе качается положительно, сигнал в другом качается отрицательно. Если, например, максимальный размах выходного напряжения каждого усилителя находится между пиковыми значениями + и -10 вольт, когда выход одного усилителя составляет +10 вольт, выход другого будет иметь значение -10 вольт, что означает, что нагрузка (громкоговоритель) теперь видит разницу пиков в 20 вольт между «горячими» (обычно красными) выходными клеммами. Перемещение нагрузки между двумя сигналами противоположной электрической полярности заставляет каждый усилитель видеть только половину электрического импеданса нагрузки .

Обеспечение противофазного входного аудиосигнала может быть обеспечено несколькими способами, которые требуют соответствующих знаний и навыков.

  1. посредством внутренней модификации, такой как описанная Родом Эллиотом на https://sound-au.com/project20.htm ;
  2. простой активной схемой делителя фазы, внешней по отношению к усилителю;
  3. через фазоразделительный трансформатор входного аудиосигнала, внешний по отношению к усилителю.

Опция режима моста часто используется в системах громкой связи и особенно в автомобильных аудиосистемах для подачи низких частот в громкоговорители с высокой мощностью. Автомобильные усилители звука обычно имеют питание только 13,8 В, и получение уровней напряжения в цепи усилителя, необходимых даже для скромных мощностей, является дорогостоящим. Работа в мостовом режиме помогает обеспечить необходимую мощность при меньших затратах.

Преимущества и недостатки

Поскольку два усилителя используются с противоположной полярностью и с одним и тем же источником питания, нет необходимости в использовании разделительного конденсатора постоянного тока между усилителем и нагрузкой. Это экономит затраты и место, а также отсутствует снижение мощности на низкой частоте из-за конденсатора.

Мостовое соединение усилителя увеличивает мощность, которая может подаваться на один громкоговоритель, но не увеличивает общую доступную мощность усилителя. Поскольку мостовой усилитель работает в монорежиме, для работы в стерео требуется второй идентичный усилитель. Для мостовых усилителей коэффициент демпфирования снижается вдвое. Поскольку мостовой выход усилителя является плавающим, его никогда не следует заземлять, иначе это может повредить усилитель.

Миф о четырехкратной власти

На форумах аудиочата некоторые любители утверждают, что использование стереопары усилителя в режиме моста может дать в четыре раза больше мощности (по сравнению с одним из каналов пары). Эта гипотеза ссылается на тот факт, что мощность пропорциональна квадрату напряжения, подразумевая, что если выходное напряжение удваивается, как в мостовом режиме, то доступная мощность увеличивается в четыре раза.

Это было бы верно, если бы усилитель в мостовом режиме использовался для управления громкоговорителями с таким же импедансом, что и в стереорежиме. Однако в этом случае ток через громкоговоритель и усилитель также удвоится, что может превысить номинальные параметры усилителя и привести к перегреву и, в конечном итоге, к разрушению усилителя. Фактически, минимальный импеданс громкоговорителя в мостовом режиме должен быть вдвое больше минимального импеданса, рассчитанного для стереорежима.

Следовательно, работа пары существующих каналов усилителя в мостовом режиме удваивает доступную выходную мощность на нагрузку.

Параллельный усилитель

Параллельно усилитель конфигурации использует несколько усилителей параллельно, то есть два или более усилителей , работающих в-фазы в общую нагрузку.

В этом режиме доступный выходной ток удваивается, но выходное напряжение остается прежним. Выходное сопротивление пары теперь уменьшено вдвое.

На изображении показаны два идентичных усилителя A1 и A2, включенных параллельно. Эта конфигурация часто используется, когда одиночный усилитель не может работать с нагрузкой с низким импедансом или необходимо уменьшить рассеяние на усилитель без увеличения импеданса нагрузки или уменьшения мощности, подаваемой на нагрузку. Например, если два идентичных усилителя (каждый рассчитан на работу на 4 Ом) параллельно подключены к нагрузке 4 Ом, каждый усилитель видит эквивалент 8 Ом, поскольку выходной ток теперь распределяется между обоими усилителями — каждый усилитель обеспечивает половину тока нагрузки. , а рассеивание на усилитель уменьшается вдвое. Эта конфигурация (в идеале или теоретически) требует, чтобы каждый усилитель был в точности идентичен другому (-ым), иначе они будут восприниматься как нагрузки друг для друга. Практически каждый усилитель должен удовлетворять следующим требованиям:

  • Каждый усилитель должен иметь как можно меньшее смещение выходного постоянного тока (в идеале смещение нуля) при отсутствии сигнала, в противном случае усилитель с более высоким смещением будет пытаться направить ток в усилитель с меньшим смещением, тем самым увеличивая рассеяние. Равные смещения также недопустимы, поскольку это вызовет нежелательный ток (и рассеяние) в нагрузке. Об этом заботятся путем добавления схемы обнуления смещения к каждому усилителю.
  • Коэффициенты усиления усилителей должны быть максимально согласованы, чтобы выходы не пытались управлять друг другом при наличии сигнала. Простым и надежным решением является использование параллельных повторителей напряжения , которые по конструкции имеют ровно единичное усиление, управляемое общим каскадом усиления напряжения.

Кроме того, к выходу каждого усилителя последовательно добавляются небольшие резисторы (намного меньшие, чем импеданс нагрузки, не показанный на схеме), чтобы обеспечить правильное распределение тока между усилителями. Эти сопротивления необходимы, потому что выходное сопротивление двух усилителей не может быть полностью идентичным из-за производственных отклонений. Использование выходных резисторов изолирует этот дисбаланс и предотвращает проблемные взаимодействия между двумя усилителями.

Другой метод параллельного включения усилителей — это использование тока возбуждения. При таком подходе нет необходимости в точном согласовании и сопротивлениях.

Мостово-параллельный усилитель

В мостово-параллельной конфигурации усилителя используется комбинация мостовой и параллельной конфигураций усилителя. Это чаще всего используется с усилителями мощности IC, где желательно иметь систему, способную генерировать большую мощность при номинальном импедансе нагрузки (т. Е. Используемое полное сопротивление нагрузки является тем, которое указано для одного усилителя), без превышения рассеиваемой мощности на усилитель. . Из предыдущих разделов можно видеть, что мостовая конфигурация удваивает рассеиваемую мощность в каждом усилителе, в то время как параллельная конфигурация с двумя усилителями уменьшает вдвое рассеивание в каждом усилителе при работе с номинальным сопротивлением нагрузки. Таким образом, когда обе конфигурации объединены, предполагая, что на каждую конфигурацию приходится два усилителя, результирующее рассеивание на усилитель остается неизменным при работе с номинальным сопротивлением нагрузки, но с почти четырехкратной мощностью, на которую способен каждый усилитель по отдельности, передаваемой на нагрузку.

Читайте также:  В цепи резонанс токов примеры решения

Источник

«Параллельный» усилитель в УМЗЧ Агеева (25 Вт/8 Ом)

Применение в усилителе мощности так называемого «параллельного» усилителя позволило при хорошей термостабильности тока покоя обойтись без традиционных для двухтактных выходных каскадов, работающих в режиме АВ, тщательного подбора термокомпенсирующей цепи и регулировки тока покоя. Однако такой существенный недостаток «параллельного» усилителя, как неудовлетворительная амплитудная характеристика, не позволил использовать еще одно его достоинство: как и некоторые другие многокаскадные усилители на комплементарных парах транзисторов, он обладает относительно высокой линейностью.

Как оказалось, амплитудную характеристику «параллельного» усилителя можно улучшить и не применяя диодного коммутатора усилительных каналов. На рис. 1 приведена принципиальная схема усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ), оконечный каскад которого (транзисторы VT9 – VT12) представляет собой «параллельный» усилитель. Улучшения амплитудной характеристики удалось достичь применением цепей R13 – R15C5 и R16 – R18C6, выполняющих функции генераторов стабильного тока в базовых цепях транзисторов VT11, VT12. Напряжения на конденсаторах С5 и С6 практически не зависят от уровня сигнала и равны примерно 8 В. Напряжения же на эмиттерных переходах транзисторов VT11 и VT12 изменяются в пределах от 0,5 до 1,5 В, поэтому ток, например, через резистор R15 практически постоянен и в зависимости от амплитуды сигнала лишь перераспределяется между эмиттером транзистора VT9 и базой VT11. Если исключить конденсаторы С5, С6, фактически реализовав выходной каскад, то уровень ограничения уменьшится с ±24 до ±12 В и, что интересно, коэффициент гармоник еще не ограниченных сигналов возрастет примерно в 10 раз.

Основные технические характеристики оконечного каскада следующие:

Номинальная выходная мощность: 25 Вт/8 Ом

Номинальное входное напряжение: 15 В (входное сопротивление 4 кОм)

Коэффициент гармоник: 0,22%

Ток покоя: 0,25 А

Постоянное напряжение на выходе в отсутствие сигнала: ±0,05 В

Каскад можно использовать как функционально законченный узел, например, для «умощнения» уже существующих УМЗЧ или в качестве оконечных каскадов усилителей в многополосной системе с разделением частот на ее входе.

Еще одно возможное применение «параллельного» усилителя иллюстрирует каскад на транзисторах VT1 – VT4. Выходными сигналами в данном случае являются не токи эмиттеров транзисторов VT3, VT4, а токи коллекторов, которые суммируются уже не непосредственно: они поступают в каскады, аналогичные так называемому «токовому зеркалу» (транзисторы VT5 и VT6, VT7 и VT8), с той лишь разницей, что эти каскады дополнительно усиливают ток примерно в 10 раз. Точка соединения эмиттеров транзисторов VT3, VT4 является входом для сигнала ООС, поступающего с низкоомного делителя напряжения R10R11C3. Глубина ООС невелика (около 30 дБ), поэтому усилитель не самовозбуждается и без дополнительной коррекции АЧХ.

Вносимые предварительным усилителем искажения сигнала весьма специфичны. Если напряжение ООС перестает изменяться, например, вследствие ограничения его на выходе УМЗЧ, то ток транзистора VT3 или VT4 возрастает до тех пор, пока он не войдет в режим насыщения. При этом, если исключить элементы R6,VD1 и R7,VD2 напряжение на входе оконечного каскада от уровня, предшествующего моменту ограничения (около 21 В), быстро снизится примерно до 1 В. В результате вместо ограниченной синусоиды на выходе УМЗЧ появится сигнал, состоящий из ее участков, чередующихся с участками постоянного напряжения, близкого к нулю.

Благодаря применению токоограничительных резисторов R6, R7 сигнал на входе оконечного каскада при насыщении транзисторов VT3 или VT4 практически не отличается (меньше всего лишь на 0,3 В) от уровня ограничения.

Основные технические характеристики УМЗЧ:

Полоса номинальной мощности: 20 – 200000 Гц

Номинальная выходная мощность: 25 Вт/8 Ом

Номинальное входное напряжение: 1 В (входное сопротивление 150 кОм)

Коэффициент гармоник: не более 0,15%

Коэффициент интермодуляционных искажений: 0,2%

Максимальная скорость нарастания выходного напряжения: 15 В/мкс

Выходное сопротивление: 0,2 Ом

Несколько слов об особенностях оконечного каскада, характерных для «параллельных» усилителей вообще. При конструировании таких усилителей необходимо учитывать площади эмиттерных переходов применяемых транзисторов. Отметим, что ток, втекающий в базу транзистора VT11 (VT12), не может превышать тока покоя транзистора VT9 (VT10), так как ток через резистор R15 (R16) практически неизменен. Нетрудно рассчитать максимальный ток базы транзистора VT11 (VT12), учитывая обратную зависимость коэффициента передачи h21э от тока эмиттера. Для усилителя по схеме на рис. 1 ток покоя транзистора VT9 (VT10) равен 83 мА. Далее, ток покоя транзистора VT11 (VT12) но сколько раз больше тока покоя транзистора VT9 (VT10), во сколько раз площадь эмиттерного перехода первого больше аналогичной площади второго. Например, если в оконечном каскаде использованы пары транзисторов КТ814/КТ815 (VT9/VT10) и KT819/KT8I8 (VT11/VT12), ток покоя последних будет примерно в 6 раз больше.

Итак, в «параллельном» усилителе существуют три цепи протекания тока покоя:

  1. R13 R15, VT9;
  2. VT10, R16— R18;
  3. VT11, VT12.

Для усилителя по схеме на рис. 1 (VT9 эквивалентен VT11, a VT10 – VT12) общий ток покоя составит: 83 мА + 83 мА + 83 мА = 250 мА. Очевидно, что наименьшим он будет в том случае, если пары транзисторов VT9/VT10 и VT11/VT12 будут одинаковыми. Более того, в оконечном каскаде нежелательно использовать транзисторы серий КТ816, КТ817. У них при тех же токах эмиттеров параметр h21э значительно меньше, чем у КТ818, КТ819, а это требует увеличения токов покоя транзисторов VT9, VT10 и усилителя в целом. Уменьшение коэффициента h21э при больших токах эмиттера приводит к тому, что для работы усилителя на нагрузку сопротивлением 4 Ом ток покоя придется увеличить не в 2 раза, а примерно в 3 раза. Из сказанного ясно, что сильная зависимость параметра h21э от тока эмиттера кремниевых транзисторов является ограничивающим фактором для их применения в «параллельном» усилителе.

В том, что в описываемом УМЗЧ применены транзисторы серий КТ818 и КТ819, есть и еще одна положительная сторона: усилитель выдерживает короткое замыкание нагрузки в течение десятков секунд, поэтому для его надежной зашиты достаточно установить в цепях питания плавкие предохранители.

Несмотря на сходство с известными двухтактными усилителями мощности, работающими в режиме АВ, «параллельный» усилитель является линейным усилителем в том смысле, что рабочие точки его транзисторов не заходят в область отсечки коллекторного тока (т.е. транзисторы всегда открыты). Если же в цепи эмиттеров транзисторов VT11, VT12 включить резисторы сопротивлением 0,2 Ом, как это делается в известных усилителях, то их рабочие точки будут заходить в область отсечки коллекторного тока, из-за чего значительно возрастет коэффициент гармоник.

Термостабильнсть оконечного каскада обеспечивается попарной установкой транзисторов VT9, VT12 и VT10, VT11 на теплоотводах, а входного за счет достаточно малого теплового сопротивления коротких выводов транзисторов и небольшой, более того, примерно одинаковой рассеиваемой ими мощности.

Обычно ограничения, связанные со снижением коэффициента h21э при больших токах эмиттера, можно, если использовать вместо каждого транзистора оконечного каскада составной транзистор.

На рис. 2 показана схема УМЗЧ, в котором «параллельный» усилитель использован и в устройстве защиты выходною каскада от короткого замыкания в нагрузке. Устройство работает следующим образом. К одной из диагоналей измерительного моста, образованного резисторами R18, R19, R23 и нагрузкой Rн, подводится выходное напряжение усилителя, к другой подключены «параллельный» усилитель на транзисторах VT15 VT18 и симметричный пороговый элемент, состоящий из включенных встречно-параллельно диодов VD5, VD6. В нормальных условиях напряжение между точками соединения резисторов R18, R19 и R23, Rн меньше напряжения открывания порогового элемента, и через коллекторы транзисторов VT17, VT18 протекают небольшие (около 1 мА) постоянные токи, которые не оказывают влияния на работу оконечного каскада. При коротком замыкании нагрузки практически все падение напряжения на резисторе R23 прикладывается к пороговому элементу, один из диодов VD5, VD6 открывается и через коллектор соответствующего транзистора (VT17 или VT18) протекает ток соответствующей цепи (R13R14VD3 или R16R15VD4). В результате ток выходного каскада УМЗЧ (VT13, VT14) ограничивается значением, меньшим максимального в нормальных условиях работы. Конденсатор С7 уменьшает скорость срабатывания защиты. Дело в том, что точно сбалансировать измерительный мост во всем диапазоне частот невозможно, особенно это трудно сделать в его высокочастотной области. Для. улучшения балансировки на средних частотах параллельно резистору R18 необходимо подключить конденсатор С11 (на рис. 2 показан штриховыми линиями), емкость которого подбирают экспериментально.

Основные технические характеристики УМЗЧ, собранного по схеме на рис. 2 (с предварительным усилителем), следующие:

Полоса номинальной мощности: 20 – 200000 Гц

Номинальная выходная мощность: 50 Вт/4 Ом

Коэффициент гармоник: 0,15%

Коэффициент интермодуляционных искажений: 0,2%

Максимальная скорость нарастания выходного напряжения: 15 В/мкс

Выходное сопротивление: не более 0,43 Ом

Ток короткою замыкания выхода: 2,3 А

Отличие этого усилителя от предыдущего заключено в оконечном каскаде. Транзисторы VT13, VT14 работают без начального напряжения смещения. Резистор R17 линеаризует оконечный каскад. Его функции заключаются в том, что при малых выходных сигналах (менее 0,6 В) напряжение ЗЧ с предыдущего каскада (VT9 – VT12) поступает в нагрузку, минуя транзисторы VT13, VT14. С увеличением сигнала эти транзисторы включаются значительно плавнее при наличии резистора R17 (R17=2Rн), чем без него, и коэффициент гармоник оконечного каскада не превышает 15% (без резистора он в несколько, раз больше). К каскаду, предшествующему оконечному, предъявляются жесткие требования: низкое выходное сопротивление и хорошая линейность без цепи ООС. Невыполнение первого из этих требований в усилителе не позволило даже при глубине ООС 60 дБ получить коэффициент гармоник меньше 0,5 %.

Напряжения питания обоих вариантов усилителей могут быть снижены до ±6 В, при этом их работоспособность сохраняется.

Питать усилители можно нестабилизированными напряжениями.

Конструкция и детали

В обоих усилителях транзисторы можно заменить:

КТ315В можно заменить на КТ315Г – КТ315Е;

КТ361В – на КТ361Г – КТ361Е;

КТ3102А и КТ3107А – КТ3102Б, КТ3102Е, КТ3117А, КТ373А, КТ373Г и КТ3107Б, КТ3107И, КТ3108А.

Вместо указанных на схемах в оконечных каскадах можно использовать транзнсторы серий КТ814, КТ815, КТ818, КТ819 с индексами Б и В, а при снижении напряжений питания до ±15 В — с индексом А. Статический коэффициент передачи тока h21э транзисторов VT11, VT12 (рис. 1) должен быть не менее 30.

При сборке усилителя по схеме, на рис. 1 транзисторы оконечного каскада, соединенные выводами коллектора с одноименным проводом питания, устанавливают на одной стороне общего теплоотвода вплотную друг к другу. Транзисторы VT9, VT12 и VT10, VT11 усилителя по схеме на рис. 2 монтируют на пластинчатых теплоотводах, разметенных непосредственно на печатной плате. Их изготовляют из листового алюминиевого сплава толщиной 0,5-1 мм. У заготовки размерами 40х50 мм отгибают под прямым углом полку шириной 10 мм, в которой сверлят два отверстия поя винты крепления к плате. Для транзисторов оконечных каскадов использованы теплоотводы 8.650.022 с эффективной площадью охлаждения 300 см 2 .

Вместо диодов КД522 можно использовать любые маломощные кремниевые диоды с обратным напряжением не менее 50 В, вместо Д9А – любые германиевые, рассчитанные на прямой ток 100 мА.

Обязательным элементом обоих усилителей должен быть конденсатор С2 и плавкие предохранители FU1, FU2. Если для питания предполагается использовать нестабилизированный источник, соединять усилитель с конденсаторами фильтра следует либо проводниками малой длины (менее 100 мм), либо большого сечения (около 1 мм 2 ) При невыполнении этого условия значительно возрастает коэффициент гармоник. Если же используется стабилизированный источник, к шинам питания УМЗЧ необходимо дополнительно подключить конденсаторы емкостью 2000 мкФ.

Правильно собранные усилители налаживания не требуют. Единственное, что необходимо сделать, это сбалансировать измерительный мост устройства защиты (рис. 2) подбором конденсатора C11 и резистора R19.

В заключение следует отметить, что основным источником нелинейных искажений в УМЗЧ по схеме на рис. 2 является усилитель напряжения (VT1 VT4). Коэффициент гармоник усилителя с разомкнутой цепью ООС достигает 3%. Улучшив линейность этого каскада усилителя, можно снизить коэффициент гармоник до 0,01-0,03%.

Автор: Агеев А. (журнал «Радио» №8, 1985)

Источник