Wzmacniacz niskich częstotliwości z pojedynczym tranzystorem. Wzmacniacz tranzystorowy: rodzaje, obwody, proste i złożone
Cel: Wyjaśnij kadetom zasadę działania stopnia wzmacniacza na tranzystorze bipolarnym. Przydatne właściwości negatywu informacja zwrotna.
Plan
Wstępne etapy amplifikacji.
Rezystancyjny stopnie wzmacniacza.
Kaskada rezystancyjna na tranzystorze bipolarnym.
Sprzężenie zwrotne we wzmacniaczach.
Wyznaczanie głównych parametrów wzmacniacza.
Wyznaczanie parametrów wzmacniacza metodą aktywnego czteroportu.
Parametry pracy tranzystora.
1. Wstępne etapy amplifikacji
Celem wzmacniacza jest ostatecznie uzyskanie wymaganej mocy wzmocnionego sygnału przy danej rezystancji urządzenia obciążającego.
Jako źródło sygnału wejściowego w ULF można zastosować takie urządzenia jak mikrofon, przetwornik dźwięku, fotokomórka, termopara, detektor itp. Rodzaje obciążeń są również bardzo zróżnicowane. Mogą to być np. głośnik, urządzenie pomiarowe, głowica rejestrująca magnetofon, kolejny wzmacniacz, oscyloskop, przekaźnik.
Większość źródeł wejściowych wymienionych powyżej wytwarza bardzo niskie napięcia. Nie ma sensu doprowadzać go bezpośrednio do stopnia wzmocnienia mocy, gdyż przy tak słabym napięciu sterującym nie da się uzyskać znaczących zmian prądu wyjściowego, a co za tym idzie mocy wyjściowej. Dlatego schemat blokowy wzmacniacza, oprócz stopnia wyjściowego dostarczającego wymaganą moc sygnału użytecznego do obciążenia, zwykle obejmuje również wstępne stopnie wzmocnienia (ryc. 13.1).
2. Stopnie wzmacniacza rezystancyjnego
Kaskady te są zwykle klasyfikowane według charakteru rezystancji obciążenia w obwodzie wyjściowym tranzystora. Najbardziej powszechnie stosowany rezystancyjny stopnie wzmacniacza, których rezystancja obciążenia jest rezystorem.
Transformator może być również używany jako obciążenie tranzystora. Takie kaskady nazywane są transformator. Jednak ze względu na wysoki koszt, znaczne rozmiary i masę transformatora, a także nierównomierną charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową, stopnie przedwzmacniacza transformatora są stosowane bardzo rzadko. Obwody te są stosowane głównie w stopniach wyjściowych wzmacniaczy.
W stopniach przedwzmacniacza opartych na tranzystorach bipolarnych najczęściej stosuje się obwód wspólnego emitera, który, jak pokazano powyżej (patrz paragraf 7.3), ma wysoki współczynnik wzmocnienie napięcia i mocy, stosunkowo dużą impedancję wejściową oraz pozwala na zastosowanie jednego wspólnego źródła zasilania dla obwodów emitera i kolektora.
Rozważmy zasadę budowy i cechy działania najczęściej stosowanych obwodów przedwzmacniających.
3. Kaskada rezystancyjna na tranzystorze bipolarnym.
Najprostszy obwód stopnia wzmacniacza rezystancyjnego ze wspólnym emiterem i mocą z jednego źródła pokazano na ryc. 13.2. Sygnał wejściowy wchodzi do bazy i zmienia swój potencjał w stosunku do uziemionego emitera. Prowadzi to do zmiany prądu bazy, a co za tym idzie do zmiany prądu i napięcia kolektora na rezystancji obciążenia R K. Kondensator sprzęgający Z p 1 służy do zapobiegania przepływowi składowej stałej prądu bazowego przez źródło sygnału wejściowego. Korzystanie z kondensatora Z p2 na wyjście kaskady podawana jest składowa napięcia przemiennego U FE, zmieniający się zgodnie z prawem sygnału wejściowego, ale znacznie przekraczający go pod względem wielkości. Rezystor odgrywa ważną rolę R B w obwodzie bazowym, zapewniający wybór początkowego punktu pracy na charakterystyce tranzystora i określenie trybu pracy kaskady prądu stałego.
Aby poznać rolę rezystora R B spójrzmy na rys. 13.3, ilustrujący proces wzmacniania sygnału za pomocą wspólnego obwodu emitera.
Ryż. 13.3. Graficzne wyjaśnienie procesu wzmacniania sygnału za pomocą wspólnego obwodu emitera
Zasadniczo proces wzmacniania można odzwierciedlić w następującej zależności wielkości elektrycznych
U M . wejście → I B M → I K M → I K M R K → (U CE M = mi K. – I K M R K.) = U M . wyjście >> U M . wejście
Rzeczywiście, patrząc najpierw na rys. 13,3, A, a następnie rys. 13,3, B, możesz upewnić się, że napięcie sygnału wejściowego ma amplitudę U M . w = U BYĆ M w fazie zmienia wielkość prądu bazowego. Te zmiany prądu bazy powodują proporcjonalne zmiany prądu kolektora i napięcia kolektora w obwodzie kolektora, a amplituda napięcia kolektora (uwzględniając skalę wzdłuż odciętej) okazuje się znacznie większa niż amplituda napięcia u podstawy 1.
Aby uzyskać jak najmniejsze zniekształcenia wzmocnionego sygnału, punktem pracy jest R należy umieścić w środku segmentu AB linia obciążenia zbudowana w rodzinie charakterystyk wyjściowych tranzystorów. Z ryc. 13,3, B widać, że położenie punktu pracy R odpowiada prądowi polaryzacji w obwodzie bazowym I br. Aby uzyskać wybrany tryb, należy zapewnić wzmacniaczowi wymaganą ilość prądu polaryzacji w obwodzie bazowym. Do tego właśnie służy rezystor. R B na schemacie z rys. 13.2. Wartość rezystancji tego rezystora oblicza się ze wzoru
(13.1)
Gdzie I Marka I Kp – składowe stałe prądu bazy i kolektora w wybranych punktach pracy R" I R odpowiednio.
Skuteczniejsze jest obwód stałego polaryzacji na podstawie (ryc. 13.4). W tym obwodzie rezystory i są połączone równolegle ze źródłem zasilania mi DO, stanowią dzielnik napięcia. Rezystancje dzielnika wyznacza się z oczywistych zależności:
Prąd dzielnika I d jest zwykle wybierane w obrębie
I re ≈ (2 ÷ 5) I BR (13,4)
Zwiększa to stabilność trybu pracy obwodu, ponieważ zmiany prądu w obwodach emitera i kolektora tranzystora mają niewielki wpływ na napięcie polaryzacji. Jednocześnie ze względów ekonomicznych nie należy wybierać zbyt dużego prądu dzielnika, gdyż im większy jest prąd I D, tym mocniejsze powinno być źródło zasilania mi DO.
Ze schematu pokazanego na ryc. 13.4 widać, że rezystancja dzielnika jest połączona równolegle z rezystancją wejściową tranzystora. Dodatkowo pomijając małą rezystancję wewnętrzną źródła prądu można założyć, że są one połączone równolegle. Dlatego jest to konieczne
tj. dzielnik utworzony przez rezystory i, musi mieć dość wysoką rezystancję (rzędu kilku kiloomów). W przeciwnym razie rezystancja wejściowa kaskady będzie niedopuszczalnie mała.
Konstruując obwody wzmacniaczy tranzystorowych, należy podjąć działania w celu ustabilizowania położenia punktu pracy na charakterystyce. Głównym czynnikiem destabilizującym zakłócającym stabilną pracę obwodu tranzystorowego jest wpływ temperatury. Istnieją różne metody termicznej stabilizacji trybu pracy kaskad tranzystorowych. Najczęstsze z nich realizowane są za pomocą obwodów pokazanych na ryc. 13,5.
Ryż. 13,5. Obwód stabilizacji termicznej dla trybu kaskadowego tranzystorów: 
A - z termistorem; B– z diodą; V– z łańcuchem stabilizacji emitera R mi C mi
Na schemacie na ryc. 13,5, A termistor o ujemnym temperaturowym współczynniku rezystancji jest włączony w obwód podstawy tranzystora w taki sposób, że wraz ze wzrostem temperatury ujemne napięcie na bazie maleje w wyniku zmniejszenia rezystancji termistora. W tym przypadku następuje spadek prądu bazy, a co za tym idzie prądu kolektora. W rezultacie wzrost prądu kolektora spowodowany wpływem temperatury jest kompensowany jego spadkiem w wyniku działania polaryzacji zależnej od temperatury, tj. Całkowity wzrost prądu kolektora będzie nieznaczny.
Jeden z możliwych schematów stabilizacji termicznej trybu tranzystorowego za pomocą diody półprzewodnikowej pokazano na ryc. 13,5,6. W tym obwodzie dioda jest podłączona w odwrotnym kierunku, a charakterystyka temperaturowa prądu wstecznego diody powinna być podobna do charakterystyki temperaturowej wstecznego prądu kolektora zastosowanego tranzystora. Możliwość tę można jednak zrealizować tylko dla jednego tranzystora tego typu. Przy wymianie tranzystora stabilność z reguły pogarsza się ze względu na zmianę wielkości prądu kolektora zwrotnego (pamiętaj, że na prąd kolektora zwrotnego największy wpływ ma temperatura).
|
Najszerzej stosowany schemat stabilizacji termicznej reżimu pokazano na ryc. 13,5, V. W tym obwodzie, w przeciwieństwie do stałego napięcia polaryzacji przewodzenia pobieranego z rezystora, włączane jest napięcie pojawiające się na rezystorze R E, gdy przepływa przez niego prąd emitera. |
|
Niech z jakiegoś powodu, na przykład wraz ze wzrostem temperatury, wzrasta stała składowa prądu kolektora. Ponieważ I mi = I K+ I B, następnie wzrost prądu I K spowoduje wzrost prądu emitera I E i spadek napięcia na rezystorze R E. W rezultacie napięcie między emiterem a bazą U BE zmniejszy się, co doprowadzi do zmniejszenia prądu bazowego I B, a zatem prąd I K. Wręcz przeciwnie, jeśli z jakiegoś powodu prąd kolektora zmniejszy się, napięcie na rezystorze również się zmniejszy R Aha, i napięcie przewodzenia U BE wzrośnie. Zwiększy to prąd bazy i prąd kolektora. |
W większości przypadków rezystor R E jest omijane przez kondensator Z Jest to dość duża pojemność (rzędu kilkudziesięciu mikrofaradów). Odbywa się to w celu usunięcia zmiennej składowej prądu emitera z rezystora R MI.
Pojawiła się chęć zebrania większej ilości potężny wzmacniacz"Klasa. Po przeczytaniu wystarczającej ilości odpowiedniej literatury i wybraniu większości z tego, co było oferowane Ostatnia wersja. Był to wzmacniacz o mocy 30 W, dorównujący parametrami wzmacniaczom wysokiej klasy.
Nie miałem zamiaru wprowadzać żadnych zmian w dotychczasowym prowadzeniu oryginalnych płytek drukowanych, jednak ze względu na brak oryginalnych tranzystorów mocy wybrano bardziej niezawodny stopień wyjściowy wykorzystujący tranzystory 2SA1943 i 2SC5200. Zastosowanie tych tranzystorów ostatecznie umożliwiło zapewnienie wzmacniaczowi większej mocy wyjściowej. Schemat ideowy mojej wersji wzmacniacza znajduje się poniżej.
To jest zdjęcie płytek zmontowanych według tego obwodu z tranzystorami Toshiba 2SA1943 i 2SC5200.
Jeśli przyjrzysz się uważnie, zobaczysz, że na płytce drukowanej wraz ze wszystkimi komponentami znajdują się rezystory polaryzacji, są one typu węglowego o mocy 1 W. Okazało się, że są bardziej termostabilne. Podczas obsługi dowolnego wzmacniacza duża moc wytwarzana jest ogromna ilość ciepła, co pozwala zachować stałą wartość nominalną element elektroniczny po podgrzaniu tak ważny warunek wysoka jakość działania urządzenia.
Zmontowana wersja wzmacniacza pracuje przy prądzie około 1,6 A i napięciu 35 V. Dzięki temu na tranzystorach stopnia wyjściowego wydziela się 60 W mocy ciągłej. Należy zauważyć, że jest to tylko jedna trzecia mocy, jaką mogą obsłużyć. Spróbuj wyobrazić sobie, ile ciepła wytwarza się na grzejnikach, gdy zostaną podgrzane do 40 stopni.
Obudowa wzmacniacza wykonana jest ręcznie z aluminium. Górna płyta oraz płytę montażową o grubości 3 mm. Grzejnik składa się z dwóch części, tj wymiary mają wymiary 420 x 180 x 35 mm. Elementy złączne - wkręty, wykonane najczęściej z łbem stożkowym ze stali nierdzewnej i gwint M5 lub M3. Liczba kondensatorów została zwiększona do sześciu, a ich łączna pojemność wynosi 220 000 µF. Do zasilania wykorzystano transformator toroidalny o mocy 500 W.
Zasilanie wzmacniacza
Urządzenie wzmacniające, które ma miedziane szyny zbiorcze o odpowiedniej konstrukcji, jest wyraźnie widoczne. Dodano mały toroid w celu kontrolowania przepływu pod kontrolą obwodu zabezpieczającego prądu stałego. W obwodzie zasilania znajduje się także filtr górnoprzepustowy. Przy całej swojej prostocie, trzeba powiedzieć zwodniczej prostocie, topologia płytki tego wzmacniacza odtwarza dźwięk jakby bez żadnego wysiłku, co z kolei sugeruje możliwość jego nieskończonego wzmacniania.
Oscylogramy pracy wzmacniacza
Odchylenie 3 dB przy 208 kHz
Fala sinusoidalna 10 Hz i 100 Hz
Fala sinusoidalna 1 kHz i 10 kHz
Sygnały 100 kHz i 1 MHz
Fala prostokątna 10 Hz i 100 Hz
Fala prostokątna 1 kHz i 10 kHz
Moc całkowita 60 W, odcięcie symetrii 1 kHz
Staje się więc jasne, że prosta i wysokiej jakości konstrukcja UMZCH niekoniecznie jest wykonana przy użyciu układów scalonych - tylko 8 tranzystorów pozwala uzyskać przyzwoity dźwięk za pomocą obwodu, który można zmontować w pół dnia.
Obwód prostego tranzystorowego wzmacniacza audio, który jest realizowany na dwóch wydajnych tranzystorach kompozytowych TIP142-TIP147 zainstalowanych w stopniu wyjściowym, dwóch małej mocy BC556B w torze różnicowym i jednym BD241C w obwodzie przedwzmacniacza sygnału - w sumie pięć tranzystorów na cały obwód! Ten projekt UMZCH można swobodnie wykorzystać na przykład jako część domu centrum muzyczne lub do sterowania subwooferem montowanym w samochodzie lub na dyskotece.
Główną atrakcyjnością tego wzmacniacza mocy audio jest łatwość jego montażu nawet przez początkujących radioamatorów, nie ma potrzeby wykonywania żadnej specjalnej konfiguracji, nie ma też problemów z zakupem komponentów do przystępna cena. Przedstawiony tutaj diagram umysłu tak ma Parametry elektryczne charakteryzujących się dużą liniowością działania zakres częstotliwości od 20 Hz do 20 000 Hz. p>
Przy wyborze lub samodzielnej produkcji transformatora do zasilacza należy wziąć pod uwagę następujący czynnik: - transformator musi posiadać wystarczającą rezerwę mocy, np.: 300 W na jeden kanał w przypadku wersji dwukanałowej , wtedy naturalnie moc się podwaja. Do każdego można zastosować osobny transformator, a jeśli zastosujemy wzmacniacz w wersji stereo, to generalnie otrzymamy urządzenie typu „dual mono”, co w naturalny sposób zwiększy skuteczność wzmocnienia dźwięku.
Efektywne napięcie w uzwojeniach wtórnych transformatora powinno wynosić ~34 V AC, wówczas stałe napięcie za prostownikiem będzie w granicach 48 V - 50 V. W każdym ramieniu zasilacza należy zainstalować bezpiecznik zaprojektowany na prąd pracy odpowiednio 6A, dla stereo przy pracy na jednym zasilaczu - 12A.
Teraz w Internecie można znaleźć ogromną liczbę obwodów różnych wzmacniaczy na mikroukładach, głównie serii TDA. Mają całkiem dobre właściwości, dobrą wydajność i nie są aż tak drogie, dlatego są tak popularne. Jednak na ich tle wzmacniacze tranzystorowe, które choć trudne w konfiguracji, są nie mniej ciekawe, pozostają niezasłużenie zapomniane.
Obwód wzmacniacza
W tym artykule przyjrzymy się procesowi montażu bardzo nietypowego wzmacniacza, pracującego w klasie „A” i zawierającego tylko 4 tranzystory. Schemat ten został opracowany w 1969 roku przez angielskiego inżyniera Johna Linsleya Hooda i pomimo podeszłego wieku pozostaje aktualny do dziś.W przeciwieństwie do wzmacniaczy na mikroukładach, wzmacniacze tranzystorowe wymagają starannego dostrojenia i doboru tranzystorów. Ten schemat nie jest wyjątkiem, chociaż wygląda niezwykle prosto. Tranzystor VT1 – wejście, konstrukcja PNP. Możesz eksperymentować z różnymi tranzystorami PNP małej mocy, w tym germanowymi, na przykład MP42. Tranzystory takie jak 2N3906, BC212, BC546, KT361 dobrze sprawdziły się w tym obwodzie jako VT1. Tranzystor VT2 - nadają się tutaj konstrukcje NPN, średniej lub małej mocy, KT801, KT630, KT602, 2N697, BD139, 2SC5707, 2SD2165. Szczególną uwagę należy zwrócić na tranzystory wyjściowe VT3 i VT4, a raczej na ich wzmocnienie. Dobrze nadają się tutaj KT805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. Musisz wybrać dwa identyczne tranzystory o wzmocnieniu jak najbliżej i powinno ono wynosić więcej niż 120. Jeśli wzmocnienie tranzystorów wyjściowych jest mniejsze niż 120, musisz umieścić tranzystor o wysokim wzmocnieniu (300 lub więcej ) na stopniu sterownika (VT2).
Wybór mocy wzmacniacza
Niektóre wartości znamionowe na schemacie są wybierane na podstawie napięcia zasilania obwodu i rezystancji obciążenia, inne możliwe opcje pokazane w tabeli:
Nie zaleca się zwiększania napięcia zasilania powyżej 40 woltów, ponieważ tranzystory wyjściowe mogą ulec awarii. Cechą wzmacniaczy klasy A jest duży prąd spoczynkowy, a co za tym idzie, silne nagrzewanie się tranzystorów. Przy napięciu zasilania wynoszącym na przykład 20 woltów i prądzie spoczynkowym 1,5 ampera wzmacniacz zużywa 30 watów, niezależnie od tego, czy sygnał jest dostarczany na jego wejście, czy nie. Jednocześnie na każdym z tranzystorów wyjściowych zostanie rozproszone 15 watów ciepła, a to jest moc małej lutownicy! Dlatego tranzystory VT3 i VT4 należy zainstalować na dużym grzejniku za pomocą pasty termicznej.
Wzmacniacz ten ma skłonność do samowzbudzenia, dlatego na jego wyjściu zainstalowany jest obwód Zobela: rezystor 10 Ohm i kondensator 100 nF połączone szeregowo pomiędzy masą a punktem wspólnym tranzystorów wyjściowych (obwód ten jest pokazany linią przerywaną na schemacie).
Przy pierwszym włączeniu wzmacniacza należy włączyć amperomierz, aby monitorować prąd spoczynkowy. Dopóki tranzystory wyjściowe nie rozgrzeją się do temperatury roboczej, może trochę unosić się, jest to całkiem normalne. Ponadto przy pierwszym włączeniu należy zmierzyć napięcie między punktem wspólnym tranzystorów wyjściowych (kolektor VT4 i emiter VT3) a masą, powinna tam być połowa napięcia zasilania. Jeśli napięcie różni się w górę lub w dół, należy przekręcić rezystor przycinający R2.
Płyta wzmacniacza:
(pliki do pobrania: 405)
Płytka wykonana jest metodą LUT.
Wzmacniacz który zbudowałem
Kilka słów o kondensatorach, wejściu i wyjściu. Pojemność kondensatora wejściowego na schemacie jest oznaczona jako 0,1 µF, ale taka pojemność nie jest wystarczająca. Jako wejście należy zastosować kondensator foliowy o pojemności 0,68 - 1 µF, w przeciwnym razie możliwe jest niepożądane odcięcie niskich częstotliwości. Kondensator wyjściowy C5 należy ustawić na napięcie nie mniejsze niż napięcie zasilania, nie należy też przesadzać z pojemnością.
Zaletą tego obwodu wzmacniacza jest to, że nie stwarza on zagrożenia dla głośników systemu akustycznego, ponieważ głośnik jest podłączony poprzez kondensator sprzęgający (C5), co oznacza, że gdy Napięcie stałe na przykład, jeśli wzmacniacz ulegnie awarii, głośnik pozostanie nienaruszony, ponieważ kondensator nie pozwoli na przejście stałego napięcia.
Ostatnio projektanci wzmacniaczy mocy o niskiej częstotliwości coraz częściej zwracają się w stronę obwodów lampowych, co umożliwia osiągnięcie tego celu dobry dźwięk. Ale nie należy całkowicie „odpisywać” tranzystorów, ponieważ w pewnych okolicznościach tranzystor UMZCH jest nadal w stanie działać całkiem dobrze, a często nawet lepsze niż lampy... Autor tego artykułu miał okazję wypróbować dużą liczbę UMZCH. Czytelnikom oferowana jest jedna z tych najskuteczniejszych opcji „dwubiegunowych”. Idea dobrego działania opiera się na warunku, że oba ramiona UMZCH są symetryczne. Gdy obie półfale wzmocnionego sygnału zostaną poddane podobnym procesom konwersji, można spodziewać się zadowalającego działania UMZCH w sensie jakościowym.
Jeszcze w niedawnej przeszłości wprowadzenie głębokiej ochrony środowiska uznawano za niezbędny i wystarczający warunek dobrego funkcjonowania każdego UMZCH. Panowała opinia, że \u200b\u200bnie da się stworzyć wysokiej jakości UMZCH bez głębokiej ogólnej ochrony środowiska. Ponadto autorzy projektów przekonująco zapewniali, że, jak twierdzą, nie ma potrzeby dobierania tranzystorów do pracy w parach (ramiona), OOS wszystko skompensuje, a rozrzut tranzystorów w parametrach nie wpływa na jakość dźwięku reprodukcja!
Era UMZCH montowanych na tranzystorach o tej samej przewodności, na przykład popularnym KT808. założono, że tranzystory wyjściowe UMZCH zostały włączone nierównomiernie, gdy jeden tranzystor stopnia wyjściowego został włączony zgodnie z obwodem z OE, a drugi - z OK. Takie asymetryczne włączenie nie przyczyniło się do wzmocnienia sygnału wysokiej jakości. Wraz z pojawieniem się KT818, KT819, KT816. KT817 i innych, wydaje się, że problem liniowości UMZCH został rozwiązany. Ale wymienione komplementarne pary tranzystorów „w życiu” są zbyt dalekie od prawdziwej komplementarności.
Nie będziemy zagłębiać się w problemy niekomplementarności powyższych tranzystorów, które są bardzo szeroko stosowane w różnych UMZCH. Należy jedynie podkreślić ten fakt. że w równych warunkach (trybach) tych tranzystorów dość trudno jest zapewnić ich komplementarną pracę w stopniach wzmocnienia typu push-pull. Dobrze to powiedziane jest w książce N.E. Suchowa.
Wcale nie zaprzeczam możliwości osiągnięcia dobrych wyników przy tworzeniu UMZCH przy użyciu tranzystorów komplementarnych. Wymaga to nowoczesnego podejścia do projektowania obwodów takich UMZCH, z obowiązkowym ostrożnym doborem tranzystorów do pracy parami (przełączniki). Miałem też okazję zaprojektować takie UMZCH, które są swego rodzaju kontynuacją wysokiej jakości UMZCH N.E. Sukhova, ale o nich innym razem. Jeśli chodzi o symetrię UMZCH, jako główny warunek jego dobrego działania, należy powiedzieć, co następuje. Okazało się, że UMZCH zmontowany według rzeczywiście symetrycznego obwodu i na pewno z tranzystorami ma wyższe parametry jakościowe taki sam typ(z obowiązkowym wyborem egzemplarzy). Znacznie łatwiej jest dobrać tranzystory, jeśli pochodzą z tej samej partii. Zazwyczaj kopie tranzystorów z tej samej partii mają dość zbliżone parametry w porównaniu do „losowo” zakupionych egzemplarzy. Z doświadczenia możemy powiedzieć, że z 20 szt. tranzystory (standardowa ilość w jednym opakowaniu), prawie zawsze można wybrać dwie pary tranzystorów do kompleksu stereo UMZCH. Zdarzały się przypadki „udanych połowów” – cztery pary na 20 sztuk. O doborze tranzystorów opowiem nieco później.
Schemat ideowy UMZCH pokazano na ryc. 1. Jak widać na schemacie, jest to dość proste. Symetrię obu ramion wzmacniacza zapewnia symetria tranzystorów.
Wiadomo, że stopień różnicowy ma wiele zalet w porównaniu z konwencjonalnymi obwodami przeciwsobnymi. Nie zagłębiając się w teorię należy podkreślić, że obwód ten zawiera prawidłową regulację „prądową”. tranzystory bipolarne. Tranzystory kaskady różnicowej mają zwiększoną rezystancję wyjściową (znacznie większą niż tradycyjne „wahanie” według obwodu OK), dlatego można je uważać za generatory prądu (źródła prądu). W ten sposób realizowana jest obecna zasada sterowania tranzystorami wyjściowymi UMZCH. Bardzo trafnie mówi się o wpływie dopasowania rezystancji pomiędzy stopniami tranzystora na poziom zniekształcenie nieliniowe c: „Wiadomo, że nieliniowość charakterystyki wejściowej tranzystora Ib = f (Ube) najbardziej objawia się, gdy stopień wzmacniacza działa z generatora napięcia, tj. impedancja wyjściowa poprzedni stopień jest mniejszy niż rezystancja wejściowa kolejnego. W tym przypadku sygnał wyjściowy tranzystora - prąd kolektora lub emitera - jest aproksymowany funkcją wykładniczą napięcia baza-emiter Ube, a współczynnik harmoniczny rzędu 1% osiąga się przy wartości tego napięcia równej do zaledwie 1 mV (!). To wyjaśnia przyczyny występowania zniekształceń w wielu tranzystorach UMZCH. Szkoda. że praktycznie nikt nie zwraca na ten fakt należytej uwagi. No cóż, tranzystory w UMZCH „wymierają” (jak dinozaury?!), jakby nie było innego wyjścia z obecnej sytuacji niż zastosowanie obwodów lampowych…
Ale zanim zaczniesz nawijać pracochłonny transformator wyjściowy, nadal powinieneś majstrować przy symetrycznym obwodzie tranzystorowym UMZCH. Patrząc w przyszłość, powiem również, że UMZCH wykorzystujące tranzystory polowe zostały również zmontowane przy użyciu podobnej konstrukcji obwodu, porozmawiamy o tym innym razem.
Kolejną cechą obwodu pokazanego na ryc. 1 jest zwiększona (w porównaniu do tradycyjnego UMZCH) liczba zasilaczy. Nie należy się tego bać, ponieważ pojemności kondensatorów filtrujących są po prostu równo podzielone na dwa kanały. A separacja zasilaczy w kanałach UMZCH tylko poprawia parametry kompleksu stereo jako całości. Napięcia źródeł E1 i E2 nie są ustabilizowane i jako E3 należy zastosować stabilizator napięcia (40 woltów).
Mówiąc o teoretycznych problemach obwodów przeciwsobnych i ogólnie tranzystora UMZCH, należy przeanalizować jeszcze jedną kaskadę (lub kilka takich kaskad) - refleks basowy. Wieloletnie eksperymenty potwierdzają fakt znacznego pogorszenia jakości reprodukcji dźwięku na skutek tych kaskad. Po złożeniu całkowicie symetrycznego obwodu i nawet ze starannie dobranych części trzeba zmierzyć się z problemem obwodów bass-reflex. Stwierdzono, że kaskady te są w stanie wprowadzić bardzo duże zniekształcenia (różnicę w kształcie fali sinusoidalnej dla półfal można było zaobserwować na ekranie oscyloskopu nawet bez stosowania dodatkowych obwodów). Powyższe w pełni dotyczy proste obwody wersje lampowe wzmacniaczy z inwerterem fazy. Wybierasz wartości w obwodzie, aby uzyskać równość amplitud obu półfali (fal sinusoidalnych) sygnału przeciwfazowego zgodnie z wysokiej jakości woltomierz cyfrowy, a subiektywne badanie wymaga (na ucho!) odwrócenia suwaków rezystora trymera od tej „instrumentalnej” metody regulacji poziomów.
Przyglądając się kształtowi sinusoidy na ekranie oscyloskopu, można dostrzec „ciekawe” zniekształcenia – na jednym wyjściu bas-refleksu są one szersze (wzdłuż osi częstotliwości), na drugim „cieńsze”, tj. Obszar figury sinusoidalnej jest inny dla sygnałów bezpośrednich i odwróconych w fazie. Ucho wyraźnie to wyczuwa i trzeba „odregulować” ustawienie. Wyrównanie sinusoidy w kaskadach z odwróconą fazą z głębokim OOS jest wyjątkowo niepożądane. Konieczne jest wyeliminowanie przyczyn asymetrii w tych kaskadach innymi sposobami obwodów, w przeciwnym razie kaskada z odwróconą fazą może wprowadzić bardzo zauważalne zniekształcenia „tranzystorowe”, których poziom będzie porównywalny z zniekształceniami stopnia wyjściowego UMZCH ( !). Tak się dzieje, że falownik fazowy jest główną jednostką asymetrii dla każdego UMZCH typu push-pull (czy to tranzystorowego, lampowego, czy kombinowanego układu UMZCH), jeśli oczywiście elementy wzmacniające w ramionach są wstępnie dobrane o podobnych parametrach , bo inaczej nie ma co oczekiwać czegokolwiek od tak dobrych układów dźwiękowych.
Najłatwiejszymi do wdrożenia obwodami inwersji fazy, które dobrze się sprawdzają, są opcje lampowe. Ich prostsze „analogi” to tranzystory polowe, które (tylko!) przy kompetentnym podejściu do projektowania obwodów są w stanie całkiem konkurować ze wzmacniaczami lampowymi. A jeśli audiofile nie boją się zastosować transformatorów dopasowujących w stopniach wyjściowych, gdzie ten „sprzęt” jeszcze „brzmi”, to można z czystym sumieniem zastosować transformatory w poprzednich stopniach. Mam na myśli kaskady z odwróconą fazą, w których amplituda prądu (a mianowicie ten składnik ma szkodliwy wpływ na sprzęt) jest niewielka, a amplituda napięcia osiąga wartość zaledwie kilku woltów.
Nie ma wątpliwości, że jakikolwiek transformator jest swego rodzaju krokiem wstecz w projektowaniu obwodów w epoce gigahercowych Pentiumów. Jest jednak kilka „ale”, o których warto od czasu do czasu pamiętać. Po pierwsze, dobrze wykonany transformator przejściowy lub dopasowujący nigdy nie wprowadzi tak dużych zniekształceń nieliniowych, jak kilka „niewłaściwych” stopni wzmocnienia może wprowadzić szeroką gamę zniekształceń. Po drugie, transformatorowy odwracacz fazy naprawdę pozwala osiągnąć rzeczywistą symetrię sygnałów przeciwfazowych, sygnały z jego uzwojeń są naprawdę blisko siebie, zarówno pod względem kształtu, jak i amplitudy. Ponadto jest pasywny, a jego charakterystyka nie zależy od napięcia zasilania. A jeśli twój UMZCH jest naprawdę symetryczny (w w tym przypadku mamy na myśli jego impedancje wejściowe), wówczas o asymetrii UMZCH będzie determinować bardziej rozkład parametrów elementów radiowych w ramionach UMZCH niż kaskada z odwróconą fazą. Dlatego nie zaleca się stosowania elementów radiowych z tolerancjami większymi niż 5% w takim UMZCH (jedynymi wyjątkami są obwody generatora prądu zasilającego kaskadę różnicową). Należy mieć świadomość, że jeśli parametry tranzystorów w ramionach UMZCH różnią się o więcej niż 20%, dokładność rezystorów traci już na znaczeniu. I odwrotnie, przy zastosowaniu dobrze dobranych tranzystorów sensowne jest zastosowanie rezystorów z tolerancją 1%. Można je oczywiście dobrać za pomocą dobrego omomierza cyfrowego.
Jeden z najbardziej udanych projektów obwodów falownika fazowego pokazano na ryc. 2.
Z pozoru zbyt proste, wymaga jednak szczególnej uwagi, gdyż kryje w sobie kilka „sekretów”. Pierwszym z nich jest właściwy dobór tranzystorów pod względem parametrów. Tranzystory VT1 i VT2 nie powinny wykazywać znaczących upływów pomiędzy elektrodami (czyli połączeń bramka-źródło). Poza tym tranzystory muszą mieć podobne parametry, zwłaszcza jeśli chodzi o początkowy prąd drenu - tutaj najlepiej sprawdzają się próbki z Is.initial. 30-70 mA. Napięcia zasilania muszą być ustabilizowane, chociaż współczynnik stabilizacji zasilacza nie odgrywa znaczącej roli, ponadto napięcie ujemne można pobrać ze stabilizatora UMZCH. Aby kondensatory elektrolityczne powodowały mniejsze zniekształcenia, bocznikuje się je kondensatorami nieelektrolitycznymi - typu K73-17.
Przyjrzyjmy się bliżej cechom produkcyjnym jednostki głównej w tym obwodzie - transformatorowi z podziałem fazowym (odwróconym w fazie). Zarówno indukcyjność rozproszenia, jak i zakres skutecznie odtwarzanych częstotliwości, nie mówiąc już o poziomie różnych zniekształceń, zależą od dokładności jego wykonania. A więc dwa główne sekrety proces technologiczny Produkcja tego transformatora jest następująca. Pierwszą z nich jest konieczność rezygnacji z prostego nawijania uzwojeń. Podaję dwie opcje uzwojenia tego transformatora, którego użyłem. Pierwszy z nich pokazano na ryc. 3, drugi na ryc. 4. Istota tej metody nawijania jest następująca. Każde z uzwojeń (I, II lub III) składa się z kilku uzwojeń zawierających dokładnie tę samą liczbę zwojów. Należy unikać wszelkich błędów w liczbie zwojów, tj. różnice w zwojach pomiędzy uzwojeniami. Dlatego zdecydowano się na nawinięcie transformatora metodą od dawna sprawdzoną. Zgodnie z ryc. 3 stosuje się sześć drutów (na przykład PELSHO-0,25). Wymaganą długość drutu nawojowego oblicza się z góry (nie zawsze i nie każdy radioamator będzie miał pod ręką sześć zwojów drutu o tej samej średnicy), łączy się te sześć drutów i nawija jednocześnie wszystkie uzwojenia. Następnie wystarczy znaleźć zaczepy wymaganych uzwojeń i połączyć je parami i szeregowo.
Jak wynika z rys. 4, w tym wariancie wykorzystano dziewięć przewodów. A jednak konieczne jest nawinięcie, aby druty jednego zwoju nie rozchodziły się różne strony daleko, szeroko od siebie, ale trzymali wspólną bułkę razem. Niedopuszczalne jest zwijanie poszczególnych przewodów, transformator dosłownie „dzwoni” w całym zakresie częstotliwości dźwięku, indukcyjność rozproszenia wzrośnie, a zniekształcenie UMZCH wzrośnie z powodu asymetrii sygnałów na wyjściach transformatora.
Tak, i bardzo łatwo jest popełnić błąd, kiedy na różne sposoby uzwojenie symetryczne. A błąd kilku zwojów daje się odczuć poprzez asymetrię sygnałów przeciwfazowych. Jeśli dalej będziemy szczerze mówić, wyprodukowano transformator typu bass-reflex (w jednym typie, egzemplarzu) z… 15 rdzeniami. Był eksperyment, który znalazł się w kolekcji świetnie brzmiących konstrukcji UMZCH. Jeszcze raz chcę powiedzieć, że to nie transformatory są winne słabej pracy niektórych układów, ale ich projektanci. Na całym świecie produkcja lampowych UMZCH znacznie się rozwinęła, zdecydowana większość z nich zawiera transformatory izolacyjne (a raczej dopasowujące), bez których stopień lampowy (typowy obwód stopnia wyjściowego typu push-pull składa się z 2-4 lamp) jest po prostu niemożliwy do dopasowania do systemów głośnikowych o niskiej impedancji. Są oczywiście i przykłady „superlampowych” UMZCH, które nie posiadają transformatorów wyjściowych. Ich miejsce zajęły albo potężne, komplementarne pary tranzystorów polowych, albo… bateria potężnych triod lampowych połączonych równolegle. Ale ten temat wykracza poza zakres tego artykułu. W naszym przypadku wszystko jest znacznie prostsze. Tranzystor VT1 (rys. 2) typu MOS, podłączony w obwodzie ze wspólnym drenem (wtórnikiem źródła) działa na generatorze prądu (źródle prądu) wykonanym na tranzystorze VT2. Nie należy używać potężnych tranzystorów polowych, takich jak KP904; mają one zwiększone pojemności wejściowe i przelotowe, co nie może nie wpłynąć na działanie tej kaskady.
Kolejna przeszkoda, poważny problem w budowie transformatora szerokopasmowego, czeka na projektanta przy wyborze rdzenia magnetycznego. W tym miejscu wypada dodać coś do tego, co można znaleźć w literaturze dostępnej radioamatorom. Różne opcje projekty zarówno radioamatorów, jak i profesjonalistów sugerują zastosowanie różnych materiałów na rdzenie magnetyczne transformatorów, co nie sprawiłoby kłopotów zarówno przy ich zakupie, jak i podczas ich użytkowania. Istota metod polega na tym.
Jeśli Twój UMZCH będzie działał na częstotliwościach powyżej 1 kHz, możesz bezpiecznie używać rdzeni ferrytowych. Preferowane są jednak próbki rdzeni magnetycznych o najwyższej przenikalności magnetycznej; rdzenie z transformatory liniowe Telewizory. Należy przestrzec projektantów przed stosowaniem rdzeni, które już od dawna pracują. Wiadomo, że produkty ferrytowe wraz z „wiekiem” tracą swoje parametry, w tym początkową przenikalność magnetyczną; „niepowtarzalna” starość zabija je nie mniej niż na przykład magnesy długotrwałych głośników, które z jakiegoś powodu prawie wszyscy milczą o.
Dalej o rdzeniach - jeśli UMZCH jest używany jako opcja basowa, można bezpiecznie używać tradycyjnych wersji rdzeni magnetycznych w kształcie litery W. Należy podkreślić, że ekranowanie wszystkich tego typu transformatorów było niemal wszędzie koniecznością i wymogiem. Co możesz zrobić, za wszystko musisz zapłacić. Zwykle wystarczało wykonanie „kokonu” ze zwykłej blachy dachowej o grubości 0,5 mm.
Rdzenie toroidalne działają również dobrze przy niskich częstotliwościach. Nawiasem mówiąc, ich zastosowanie upraszcza niszczenie wszelkiego rodzaju zakłóceń z transformatorów sieciowych. Tutaj zachowana jest „odwracalność” przewagi rdzenia toroidalnego - w wersji sieciowej wyróżnia się on niewielkim zewnętrznym polem promieniowania, natomiast w obwodach wejściowych (sygnałowych) jest niewrażliwy na pola zewnętrzne. Jeśli chodzi o opcję szerokopasmową (20–20 000 Hz), najbardziej poprawne byłoby użycie dwóch różne rodzaje rdzenie umieszczone obok siebie w jednym oknie ramowym do nawijania uzwojeń transformatora. W takim przypadku blokada jest usuwana jak w wysokie częstotliwości(tutaj działa rdzeń ferrytowy) i dalej niskie częstotliwości(tutaj pracuje stal transformatorowa). Dodatkową poprawę reprodukcji dźwięku w zakresie 1-15 kHz osiąga się poprzez pokrycie stalowych płyt rdzeniowych lakierem, tak jak ma to miejsce w lampowych UMZCH. Co więcej, każda płytka „pracuje indywidualnie” jako część rdzenia, co ogranicza wszelkiego rodzaju straty spowodowane prądami wirowymi. Nitrolakier szybko schnie, cienką warstwę nanosi się po prostu zanurzając płytkę w pojemniku z lakierem.
Ta technologia produkcji transformatora z bass-refleksem może dla wielu wydawać się zbyt żmudna, ale wierz mi na słowo – „gra jest warta świeczki”, ponieważ „to, co się dzieje, pojawia się”. A jeśli chodzi o złożoność „low-tech”, możemy powiedzieć, co następuje - w jeden dzień wolny można było bez pośpiechu wyprodukować dwa takie transformatory, a nawet przylutować ich uzwojenia w wymaganej kolejności, czego nie można powiedzieć o transformatorach wyjściowych dla UMZCH opartych na lampach.
Teraz kilka słów o liczbie zwojów. Teoria zakłada zwiększenie indukcyjności uzwojenia pierwotnego (I), wraz ze wzrostem zakresu odtwarzanych częstotliwości rozszerza się w kierunku częstotliwości niższych. We wszystkich konstrukcjach nawinięcie uzwojeń przed wypełnieniem ramy było w zupełności wystarczające, zastosowano średnicę drutu 0,1 dla 15 rdzeni, 0,15 dla 9 rdzeni i 0,2 dla wersji 6-rdzeniowej. W tym drugim przypadku wykorzystano również istniejący PELSHO 0,25.
Za to samo. kto nie znosi transformatorów :-), jest też wersja beztransformatorowa - rys. 5.
To jest najprostsze. ale całkiem brzmiąca wersja układu kaskadowego bass reflex, który znalazł zastosowanie nie tylko w obwody symetryczne ach UMZCH, ale także w potężnym moście UMZCH. Prostota często bywa zwodnicza, dlatego ograniczę się do krytyki takich układów, ale śmiem twierdzić, że dość trudno jest symetrizować obszary sinusoid, często konieczne jest wprowadzenie dodatkowych obwodów polaryzujących i balansujących, a jakość reprodukcji dźwięku pozostawia wiele do życzenia. wiele do życzenia. Pomimo zniekształceń fazowych, amplitudowych i częstotliwościowych wprowadzanych przez transformatory, pozwalają one uzyskać niemal liniową charakterystykę częstotliwościową w zakresie częstotliwości audio, tj. w całym zakresie 20 Hz – 20 000 Hz. Od 16 kHz i więcej można mieć wpływ na pojemność uzwojeń, ale dodatkowo zwiększone pole przekroju poprzecznego rdzenia magnetycznego pozwala częściowo uniknąć tego problemu. Zasada jest prosta, podobnie jak w przypadku transformatorów sieciowych: poprzez zwiększenie na przykład dwukrotnie pola przekroju obwodu magnetycznego rdzenia transformatora. możesz zmniejszyć liczbę zwojów uzwojeń o połowę itp.
Rozszerz zakres skutecznie odtwarzanych częstotliwości w dół, tj. poniżej 20 Hz, można to zrobić w następujący sposób. Tranzystory polowe (VT1, VT2 - rys. 2) są stosowane przy dużych wartościach Is.init. i zwiększ pojemność kondensatora C4 do 4700 uF. Kondensatory elektrolityczne działają znacznie czyściej, jeśli przyłożone zostanie do nich bezpośrednie napięcie polaryzujące o wartości kilku woltów. W tym przypadku bardzo wygodne jest wykonanie następujących czynności. Zainstaluj w górnym (zgodnie ze schematem) tranzystorze VT1 instancję o początkowym prądzie drenu większym niż tranzystor VT2. Można to zrobić jeszcze „efektywniej” stosując rezystor równoważący do tranzystora VT2, fragment obwodu z takim rezystorem pokazano na rys. 6.
Początkowo suwak rezystora dostrajającego R2′ znajduje się w dolnym (w zależności od obwodu) położeniu, przesunięcie jego suwaka w górę powoduje wzrost prądu drenu tranzystora VT2, potencjał na płycie dodatniej kondensatora C4 staje się większy negatywny. Proces odwrotny zachodzi, gdy rezystor R2 porusza się w przeciwnym kierunku. W ten sposób można dostosować kaskadę według najbardziej odpowiednich trybów, szczególnie gdy nie ma tranzystorów (VT1 i VT2) o bliskich wartościach początkowych Is, a trzeba zainstalować to, co jest pod ręką...
Rozważyłem szczegółowo ten pozornie bardzo prosty schemat. Jest to proste, ale nie prymitywne. Ona też ma niezaprzeczalne zalety w porównaniu do „wszechprzepływowych” obwodów inwertera fazy wzmacniacza połączonych galwanicznie. Pierwszą taką zaletą jest tłumienie zakłóceń o niskiej częstotliwości (np. w elektronicznych jednostkach sterujących), drugą jest „odcięcie” zakłóceń ultradźwiękowych, takich jak potężne stacje radiowe, różne instalacje ultradźwiękowe itp. Należy szczególnie podkreślić jeszcze jedną pozytywną właściwość takiego schematu. Mówimy o braku jakichkolwiek problemów przy podłączaniu doskonałych obwodów symetrycznych z asymetrycznym wejściem. Warto spojrzeć na ryc. 5 i od razu staje się jasne (jeśli ktoś miał z tym do czynienia!), że problem potencjałów tutaj po prostu nie został w żaden sposób rozwiązany. Częściowo rozwiązuje się to poprzez zastąpienie kondensatora elektrolitycznego baterią równolegle połączonych nieelektrolitycznych, tak jakby chwilowe opóźnienie w podłączeniu głośników rozwiązało wszystko. Opóźnienie czasowe podłączenia systemów akustycznych do UMZCH faktycznie eliminuje trzaski i przepięcia po włączeniu, ale nie rozwiązuje problemu dodatkowych zniekształceń spowodowanych różnymi potencjałami i różnymi impedancjami wyjściowymi falownika. Ten obwód wzmacniacza z inwerterem fazowym (ryc. 2) został z powodzeniem zastosowany w różnych UMZCH, w tym symetrycznych lampowych.
Ostatnio w czasopismach można znaleźć obwody UMZCH oparte na potężnych KP901 i KP904. Autorzy nie wspominają jednak, że tranzystory polowe należy odrzucić ze względu na prądy upływowe. Jeśli na przykład VT1 i VT2 (w obwodzie z ryc. 2) wyraźnie konieczne jest użycie kopii wysokiej jakości, to w kaskadach o dużych amplitudach napięć i prądów, a co najważniejsze, gdzie rezystancja wejściowa MOS tranzystor (jego redukcja) nie odgrywa roli, można użyć jeszcze gorszych przykładów. Tranzystory MOS po osiągnięciu maksymalnych wartości upływu są z reguły stabilne w przyszłości i nie obserwuje się już (w większości przypadków) dalszego pogarszania się ich parametrów w czasie.
Liczba tranzystorów o zwiększonych upływach w obwodzie bramki np. w jednym opakowaniu (standardowo - 50 szt.) może wynosić od 10 do 20 szt. (lub nawet więcej). Odrzucenie mocnych tranzystorów nie jest trudne - wystarczy zmontować rodzaj stojaka, np. Według rys. 6 i podłączyć cyfrowy amperomierz do obwodu bramki ( instrumenty wskaźnikowe w tym przypadku są zbyt wrażliwe na przeciążenia i niewygodne ze względu na konieczność wielokrotnego przełączania z zakresu na zakres).
Przykłady tranzystorów MOS (mówimy o obwodzie na ryc. 2 - VT1, VT2), które mają prąd bramki mniejszy niż 10 µA, należy uznać za doskonałe, najlepsze okazy w ogóle tego prądu nie wykrywają (na granicy 100 µA).
A teraz, gdy bass reflex został już wyprodukowany, możesz przystąpić do obwodu z ryc. 1, tj. wrócić bezpośrednio do UMZCH. Powszechnie stosowane złącza (gniazda) SSh-3, SSh-5 i tym podobne nie mogą być w ogóle stosowane, jak robi to wielu projektantów i producentów. Rezystancja styku takiego połączenia jest znaczna (0,01 - 0,1 oma!), a także zmienia się w zależności od przepływającego prądu (wraz ze wzrostem prądu rezystancja wzrasta!). Dlatego należy stosować mocne złącza (na przykład ze starego wojskowego sprzętu radiowego) o niskiej rezystancji styku. To samo dotyczy styków przekaźnika w jednostce zabezpieczającej AC przed możliwym pojawieniem się stałego napięcia na wyjściu UMZCH. I nie ma potrzeby zasypywania ich (grup kontaktów) żadnymi informacjami zwrotnymi, aby zredukować zniekształcenia. Proszę mi wierzyć na słowo, że przez ucho (subiektywne badanie) są one praktycznie niesłyszalne (przy dostatecznie niskich rezystancjach styków), czego nie można powiedzieć o „elektronicznych” zniekształceniach wprowadzanych przez wszystkie stopnie wzmacniacza, kondensatory i inne elementy UMZCH, które z pewnością wnoszą jasne kolory do ogólnego obrazu reprodukcji dźwięku. Wszelkiego rodzaju zniekształcenia można minimalizować poprzez racjonalne wykorzystanie stopni wzmacniających (dotyczy to zwłaszcza wzmacniaczy napięciowych – im mniej, tym lepsza jakość wzmacnianego sygnału). W tym UMZCH jest tylko jeden stopień wzmocnienia napięcia - tranzystor VT3 (lewe ramię) i VT4 (prawe ramię). Kaskada na tranzystorach VT6 i VT5 to po prostu pasujące (prądowe) wtórniki emitera. Tranzystory VT3 i VT4 są wybierane z h21e powyżej 50, VT6 i VT5 - ponad 150. W tym przypadku nie ma problemów z obsługą UMZCH na duże pojemności nie powstanie. Napięcie ujemnego sprzężenia zwrotnego dla prądu stałego i przemiennego jest dostarczane do baz tranzystorów VT6 i VT5 przez rezystory R24 i R23. Głębokość tego sprzężenia zwrotnego wynosi tylko około 20 dB, więc w UMZCH nie ma zniekształceń dynamicznych, ale takie sprzężenie zwrotne jest wystarczające, aby utrzymać tryby tranzystorów wyjściowych VT7 i VT8 w wymaganych granicach. UMZCH jest dość odporny na samowzbudzenie HF. Prostota obwodu pozwala na jego szybki demontaż, ponieważ zasilanie (-40 V) sterownika i końcowych tranzystorów (2 x 38 V) można wyłączyć niezależnie. Pełna symetria wzmacniacza pomaga zredukować zniekształcenia nieliniowe i zmniejszyć wrażliwość na tętnienia napięcia zasilania, a także dodatkowo tłumi zakłócenia w trybie wspólnym docierające na oba wejścia UMZCH. Wadą wzmacniacza jest znaczna zależność odkształceń nieliniowych od h21e zastosowanych tranzystorów, ale jeśli tranzystory mają h21 out = 70 W) wynosi ono 1,7 V (wartość skuteczna).
Tranzystory VT1 i VT2 służą jako źródło (generator prądu), które zasila stopień różnicowy (sterownik). Wartość tego prądu 20...25 mA ustawia się za pomocą rezystora dostrajającego R3 (470 Ohm). Ponieważ prąd spoczynkowy zależy również od tego prądu, w celu stabilizacji termicznej tego ostatniego tranzystor VT1 jest umieszczony na radiatorze jednego z tranzystorów stopnia wyjściowego (VT7 lub VT8). Wzrost temperatury radiatora tranzystora wyjściowego jest odpowiednio przenoszony na tranzystor VT1 umieszczony na tym radiatorze, a po jego nagrzaniu zmniejsza się potencjał ujemny u podstawy tranzystora VT2. To zamyka tranzystor VT2, prąd przez niego przepływający maleje, co odpowiada spadkowi prądu spoczynkowego tranzystorów wyjściowych VT7 i VT8. W ten sposób prąd spoczynkowy tranzystorów wyjściowych jest stabilizowany w przypadku znacznego nagrzania ich radiatorów. Pomimo pozornej prostoty wdrożenia takiej stabilizacji termicznej, jest ona dość skuteczna i nie było problemów z niezawodnością UMZCH. Bardzo wygodne jest monitorowanie prądów tranzystorów różnicowych (VT3 i VT4) poprzez spadek napięcia na rezystorach R7 i R15 lub R21 i R26. Rezystor trymer R11 jest rezystorem równoważącym, służącym do ustawienia potencjału zerowego na głośniku (na wyjściu UMZCH).
Schemat jednostki zabezpieczającej głośnik (ryc. 7) wykonany jest według tradycyjnego schematu.
Ponieważ wybrano projekt umieszczenia UMZCH w oddzielnych obudowach, każdy UMZCH posiadał własne zabezpieczenia systemu akustycznego. Obwód zabezpieczający głośniki jest prosty i niezawodny, opcja ta została poddana długotrwałym testom w wielu konstrukcjach i okazała się dobra i niezawodna, niejednokrotnie „ratując” życie drogim głośnikom. Działanie obwodu można uznać za zadowalające, gdy załączy się przekaźnik K1, gdy pomiędzy punktami A i B zostanie podane stałe napięcie 5 V. Bardzo łatwo to sprawdzić za pomocą regulowany blok zasilacz (ze zmiennym napięciem wyjściowym). Stosowany w różnych wzorach Różne rodzaje przekaźnik, napięcie zasilania tego urządzenia również zmieniło się w granicach 30-50 V (w przypadku dużych wartości tego napięcia tranzystory VT1 i VT2 należy wymienić na jednostki o wyższym napięciu, na przykład KT503E itp.)
Preferowane do stosowania w zabezpieczeniu powinny być przekaźniki o najwyższych prądowych grupach styków, o dużej powierzchni styków. Ale przekaźników RES-9 lub RES-10 nie należy w ogóle używać - przy dużych mocach wyjściowych UMZCH zaczynają wprowadzać swoje „unikalne” kolory do wzmacnianego sygnału. Zespół zabezpieczający AC zasilany jest z oddzielnego prostownika i należy wykluczyć wszelkie połączenia galwaniczne tego zespołu z UMZCH, za wyjątkiem samych czujników napięcia wyjściowego - punkty A i B są podłączone do wyjść UMZCH.
Sterowniki obu kanałów można zasilać z jednego wspólnego regulatora napięcia. W tym przypadku oba kanały UMZCH są połączone w jedną obudowę, a zasilacze są montowane w innej obudowie. Oczywiście dla każdego jest szerokie pole wyboru konkretny przypadek, dla kogo to, co jest bardziej odpowiednie w projektowaniu. Schemat jednej z opcji stabilizatora zasilania sterowników pokazano na ryc. 8.
Generator prądu jest montowany na tranzystorze VT1, zasilając tranzystor VT2, wymagane napięcie na wyjściu stabilizatora ustawia się za pomocą rezystora przycinającego R6. Należy podkreślić, że maksymalne napięcie zależy przede wszystkim od napięcia tego stabilizatora. moc wyjściowa UMZCH. Jednak zwiększanie napięcia powyżej 50 V nie jest zalecane ze względu na możliwą awarię tranzystorów sterujących VT3 i VT4. Całkowite napięcie stabilizacji diod Zenera powinno mieścić się w zakresie 27-33 V. Prąd płynący przez diody Zenera wybierany jest przez rezystor R4. Rezystor R1 ogranicza (prąd) i zapobiega awarii tranzystora sterującego VT2. To drugie jest całkiem prawdopodobne podczas procesu konfiguracji, podczas gdy zwiększenie zasilania sterownika może wyłączyć cały UMZCH. Po zainstalowaniu UMZCH rezystor R1 w stabilizatorze można zamknąć kawałkiem drutu lub nie trzeba tego robić, ponieważ sterowniki pobierają prąd tylko nieco ponad 50 mA - wpływ rezystora R1 na parametry stabilizatora są pomijalne przy małych prądach obciążenia.
W przypadku konstrukcji blokowej konieczne będzie całkowite oddzielenie zasilaczy obu UMZCH, w tym sterowników. Ale w każdym razie do zasilania sterownika potrzebny jest osobny prostownik z własnym uzwojeniem w transformatorze. Obwód prostownika pokazano na ryc. 9.
Każdy kanał UMZCH wykorzystuje własny transformator mocy. Ta opcja projekt ma kilka zalet w porównaniu z tradycyjnym zastosowaniem pojedynczego transformatora. Pierwszą możliwą rzeczą jest zmniejszenie wysokości bloku jako całości, ponieważ rozmiar (wysokość) transformatora sieciowego jest znacznie zmniejszony, gdy transformatory zasilające dla każdego UMZCH zostaną rozebrane. Ponadto łatwiej jest nawijać, ponieważ średnicę drutów uzwojenia można zmniejszyć 1,4 razy bez uszczerbku dla mocy UMZCH. W związku z tym uzwojenia sieciowe można włączyć w przeciwfazie, aby zmniejszyć zakłócenia sieciowe (co znacznie pomaga zrekompensować promieniowanie pól transformatora, zwłaszcza gdy inne obwody wzmacniacza są umieszczone w tej samej obudowie z UMZCH - bloki tonowe, regulacja głośności itp.). Oddzielenie obwodów zasilających tranzystorów wyjściowych UMZCH umożliwia podniesienie jakości odtwarzanego sygnału, szczególnie przy niskich częstotliwościach (zmniejszone są również zniekształcenia przejściowe w kanałach niskiej częstotliwości). Aby zmniejszyć poziom zniekształceń intermodulacyjnych powodowanych przez napięcie sieciowe, do transformatorów wprowadza się ekrany elektrostatyczne (jedna warstwa drutu nawiniętego zwojowo).
Wszystkie opcje konstrukcyjne UMZCH wykorzystują toroidalne rdzenie magnetyczne do transformatorów. Nawijanie odbywało się ręcznie za pomocą czółenek. Możemy również polecić uproszczoną wersję projektu zasilacza. W tym celu stosuje się fabrycznie wykonany LATR (dobra jest kopia dziewięcioamperowa). Uzwojenie pierwotne jako najtrudniejsza rzecz w procesie nawijania - jest już gotowa, wystarczy nawinąć uzwojenie ekranu i wszystkie wtórne i transformator będzie działał idealnie. Jego okno jest wystarczająco przestronne, aby pomieścić uzwojenia dla obu kanałów UMZCH. Dodatkowo istnieje możliwość zasilania sterowników i wzmacniaczy odwracających fazę ze zwykłych stabilizatorów, „oszczędzając” w tym przypadku dwa uzwojenia. Wadą takiego transformatora jest jego duża wysokość (oczywiście z wyjątkiem powyższych okoliczności).
Teraz o szczegółach. Nie należy instalować diod niskiej częstotliwości (takich jak D242 i tym podobnych) do zasilania UMZCH - zniekształcenia przy wysokich częstotliwościach (od 10 kHz i więcej) wzrosną; ponadto do obwodów prostownika wprowadzono dodatkowo kondensatory ceramiczne, aby zmniejszyć zniekształcenia intermodulacyjne spowodowane zmianami przewodności diod w momencie ich komutacji. To zmniejsza wpływ zasilanie sieciowe na UMZCH, gdy działa na wysokich częstotliwościach w zakresie audio. Sytuacja jest jeszcze lepsza, jeśli chodzi o jakość manewrowania kondensatory elektrolityczne w prostownikach wysokoprądowych (stopnie wyjściowe UMZCH) nieelektrolitycznych. Jednocześnie zarówno pierwszy, jak i drugi dodatek do obwodów prostowniczych zostały dość wyraźnie dostrzeżone podczas subiektywnego badania - testu słuchowego działania UMZCH, a jego bardziej naturalne działanie odnotowano podczas odtwarzania kilku składowych HF o różnych częstotliwościach.
O tranzystorach. Nie warto zastępować tranzystorów VT3 i VT4 kopiami gorszymi pod względem właściwości częstotliwościowych (na przykład KT814), ponieważ współczynnik harmoniczny wzrasta co najmniej dwukrotnie (w sekcji HF, a nawet więcej). Jest to bardzo zauważalne dla ucha, średnie częstotliwości są odtwarzane nienaturalnie. Aby uprościć konstrukcję UMZCH, w stopniu wyjściowym zastosowano tranzystory kompozytowe serii KT827A. I choć w zasadzie są one dość niezawodne, nadal należy je sprawdzić pod kątem maksymalnego dopuszczalnego (każdy przypadek ma swoje własne) napięcia kolektor-emiter (czyli napięcia przewodzenia Ukemax. dla zamkniętego tranzystora). Aby to zrobić, podstawa tranzystora jest podłączona do emitera za pomocą rezystora 100 omów i przykładane jest napięcie, stopniowo rosnące: do kolektora - plus, do emitera - minus. Przypadki wykrywające przepływ prądu (limit amperomierza wynosi 100 μA) dla Uke = 100 V nie są odpowiednie dla tego projektu. Może i działają, ale nie na długo... Instancje bez takich „wycieków” działają niezawodnie przez lata, nie stwarzając żadnych problemów. Schemat stanowiska badawczego pokazano na rys. 10.
Naturalnie parametry serii KT827 chcą być najlepsze, szczególnie jeśli chodzi o ich właściwości częstotliwościowe. Dlatego zastąpiono je tranzystorami „kompozytowymi” zamontowanymi na KT940 i KT872. Konieczne jest jedynie wybranie KT872 z możliwie największym h21e, ponieważ Ikmax KT940 nie jest wystarczająco duży. Ten odpowiednik działa dobrze w całym zakresie dźwięku, a zwłaszcza przy wysokich częstotliwościach. Schemat podłączenia dwóch tranzystorów zamiast jednego typ kompozytowy KT827A pokazano na ryc. 11. Tranzystor VT1 można zastąpić KT815G, a VT2 prawie dowolnym mocnym (Pk > 50 W i Ue > 30.
Zastosowano rezystory typu C2-13 (0,25 W), MLT. Kondensatory typu K73-17, K50-35 itp. Konfiguracja prawidłowo (bez błędów) zmontowanego UMZCH polega na ustawieniu prądu spoczynkowego tranzystorów stopnia wyjściowego UMZCH - VT7 i VT8 w zakresie 40-70 mA. Bardzo wygodne jest monitorowanie wartości prądu spoczynkowego poprzez spadek napięcia na rezystorach R27 i R29. Prąd spoczynkowy jest ustawiany przez rezystor R3. Stała bliska zeru napięcie wyjściowe Na wyjściu UMZCH zainstalowany jest rezystor równoważący R11 (uzyskuje się różnicę potencjałów nie większą niż 100 mV).
L I T E R A T U R A
1. Suchow N.E. i inne.Wysokiej jakości technologia reprodukcji dźwięku – Kijów, „Technika”, 1985
2. Suchow N.E. UMZCH wysoki wierność. – „Radio”, 1989 – nr 6, nr 7.
3. Suchow N.E. W kwestii oceny zniekształceń nieliniowych UMZCH. – „Radio”, nr 5. 1989.