Схема УМЗЧ: виды, описание, устройство, порядок сборки

Многим знакома ситуация, когда какое-то устройство воспроизводит звук, но делает это не так громко, как хотелось бы. Что делать? Можно купить другую звуковоспроизводящую аппаратуру, а можно приобрести усилитель мощности звуковой частоты (далее УМЗЧ). Более того, усилитель можно собрать своими руками.

Для этого понадобятся лишь базовые знания по электронике вроде умения различать эмиттер, базу и коллектор в биполярном транзисторе, сток, исток, затвор в полевом, а также прочие элементарные аспекты.

Далее будут описаны важнейшие параметры усилителей мощности звука, над улучшением которых стоит работать, чтобы добиться большего усиления, а также приведены простейшие схемы данных устройств, собранные на различных основных компонентах вроде электронных ламп, транзисторов, операционных усилителей и интегральных микросхем.

Помимо этого, в статье будет рассмотрена схема качественного УМЗЧ. Будут затронуты ее состав, параметры, а также конструкционные особенности. Также будет рассмотрена схема УМЗЧ Сухова.

Параметры УМЗЧ

Важнейший параметр усилителя мощности – коэффициент усиления. Он представляет собой отношение выходного сигнала к входному и делится на три отдельных параметра:

1. Коэффициент усиления по току. KI = Iвых / Iвх.
2. Коэффициент усиления по напряжению. KU = Uвых / Uвх.
3. Коэффициент усиления по мощности. KP = Pвых / Pвх.

В случае УМЗЧ разумнее рассматривать коэффициент усиления по мощности, так как требуется усиление именно этого параметра, хотя глупо отрицать, что величина мощности – как входной, так и выходной – зависит от величин тока и напряжения.

Конечно, у усилителей есть и другие параметры вроде коэффициента искажения усиленного сигнала, но все они не так важны по сравнению с коэффициентами усиления.

Не стоит забывать о том, что идеальных устройств не бывает. Нет УМЗЧ с огромным коэффициентом усиления, лишенного других недостатков. Всегда приходится жертвовать одними параметрами в угоду другим.

УМЗЧ на электровакуумных приборах

Электровакуумные приборы представляют собой устройства, содержащие в своей конструкции колбу, в которой находится либо вакуум, либо определенный газ, а также минимум два электрода – катод и анод.

Внутри колбы могут находиться и три, и пять, и даже восемь дополнительных электродов. Лампа с двумя электродами называется диодом (не путать с полупроводниковым диодом), с тремя – триодом, с пятью – пентодом.

Усилители мощности на электронных лампах очень высоко ценятся как среди обычных меломанов, так и среди профессиональных музыкантов, потому что лампы дают самое «чистое» усиление.

Отчасти это связано с тем, что инжектированные с катода электроны на пути к аноду не встречают сопротивления и достигают цели в неизменном состоянии – они не модулируются ни по плотности, ни по скорости.

Ламповые усилители – самые дорогие из всех, что представлены на рынке. Это связано с тем, что электровакуумные приборы перестали массово использовать еще в прошлом веке, соответственно, выпуск их большими партиями стал нерентабельным. Это штучный продукт. Зато подобные УМЗЧ однозначно стоят своих денег: в сравнении с популярными аналогами даже на интегральных микросхемах разница слышна отчетливо. Причем не в пользу микросхем.

Конечно, необязательно собирать ламповые усилители самостоятельно, можно приобрести их в специализированных магазинах. Стоимость усилителей на электровакуумных приборах начинается от ₽50 000. Можно найти сравнительно дешевые б/у варианты (даже до ₽10 000), но они могут быть некачественные. Сколько стоят хорошие усилители на лампах? От ₽100 000. Сколько стоят очень хорошие усилители? От нескольких сотен тысяч рублей.

Схем УМЗЧ на лампах много, в данном разделе будет рассмотрен элементарный пример.

Простейший усилитель можно собрать на триоде. Он относится к классу схем однотактных УМЗЧ. В триоде третий электрод – управляющая сетка, которая регулирует анодный ток. К ней подключается переменное напряжение и с помощью величины и полярности сигнала источника можно либо уменьшать, либо увеличивать анодный ток.

Если подключить к сетке отрицательный высокий потенциал, то электроны будут на ней оседать и ток в цепи будет равен нулю. Если подать на сетку положительный потенциал, то электроны от катода к аноду будут проходить беспрепятственно.

Регулируя анодный ток, можно изменять рабочую точку триода на вольт-амперной характеристике. Это позволяет настраивать величину усиления тока и напряжения (в итоге – мощности) данного электровакуумного прибора.

Чтобы собрать простейший усилитель на триоде, нужно подключить переменный источник питания к управляющей сетке, на катод подать нулевой потенциал, на анод – положительный. К аноду обычно подключают балластное сопротивление. Нагрузку следует снимать между балластным сопротивлением и анодом.

Для повышения качества усиленного сигнала можно к нагрузке подключить последовательно или параллельно (зависит от конкретного случая) фильтрующий конденсатор, к катоду подвести параллельно соединенные конденсатор и резистор, а к управляющей сетке подключить простейший делитель напряжения из двух резисторов.

Теоретически усилитель мощности можно собрать на клистроне по схемам УМЗЧ на лампах. Клистрон – электровакуумное устройство, по конструкции схожее с диодом, но имеющее два дополнительных вывода, служащих для входа и выхода сигнала. Усиление в этом устройстве происходит за счет модуляции потока электронов, испускаемых катодом в сторону коллектора (аналога анода), сначала по скорости, а затем по плотности.

Качество и схемотехника УМЗЧ

Изготовление высококачественного УМЗЧ — еще не решение проблемы, так как он — лишь одно из звеньев цепи устройств, образующих звуковоспроизводящий комплекс. И создавать такой комплекс следует системно, начиная с разработки требований, основанных как на желаемых результатах, так и на имеющихся возможностях. При этом в расчет должны приниматься не только технические характеристики звуковоспроизводящего тракта, но и параметры громкоговорителей, акустические параметры помещения, вопросы эргономики и надежности. Многие из этих требований взаимно противоречивы, поэтому решение такой задачи под силу только большому, связанному общей идеей коллективу конструкторов, каким является армия радиолюбителей.

Хотелось бы продолжить разработку идей, способствующих достижению высоких результатов при изготовлении высококачественных комплексов различной степени сложности. И начать не с их электрических характеристик, а с состава и конструктивного оформления.

По мнению автора, в радиокомплекс, кроме усилительно-коммутационного устройства, должны входить ЭПУ, кассетный магнитофон-приставка и тюнер с основными параметрами, обеспечивающими суммарный эффект, соответствующий акустическим характеристикам громкоговорителей. В комплекс может входить и катушечный магнитофон с более высокими параметрами, чем другие блоки, для перезаписи программ с кассет и катушек. Конструктивно названные части радиокомплекса должны быть объединены в неделимый музыкальный центр. Существующее мнение о возможном дальнейшем развитии радиокомплекса, блоки которого соединены между собой многочисленными кабелями, не разделяется автором. Дело в том, что при согласованных характеристиках блоков, обеспечивающих заданное качество вуковоспроизведения, улучшение параметров одного из них не приведет к улучшению суммарного эффекта. Последний может быть получен только в том случае, если радио-комплекс состоит из элементов с различными, заведомо худшими параметрами качества, а это в корне неверно. Но если даже такой радиокомплекс удовлетворяет по звучанию своего владельца при работе на громкоговорители низкой группы сложности, то он немедленно перестанет его удовлетворять после замены их акустической системой более высокой группы: сразу начнут проявляться недостатки слабых звеньев.

Таким образом, при замене громкоговорителей неминуемо возникает необходимость замены и других блоков, а в случае согласованности их характеристик — и всего радиокомплекса. Поэтому-то и целесообразно выполнять его в виде объединенных в музыкальный центр блоков, согласованных по основным параметрам. Такая конструкция комплекса обеспечивает повышение надежности, улучшение качественных и эргономических характеристик. Выигрыш в надежности обусловливается отсутствием соединительных кабелей и невозможностью неправильных соединений, в технических характеристиках – облегчением борьбы с фоновыми наводками, в эргономике -возможностью целесообразного размещения органов управления и самих узлов при компоновке музыкального центра в целом.

Тезис: громкоговорители — важнейший компонент радиокомплекса, вряд ли требует особых пояснений. Можно говорить о качестве любого звена звуковоспроизводящего тракта, о влиянии его параметров на качество звуковоспроизведения, но если электроакустический, преобразователь не может преобразовать электрические сигналы в звуковые в определенном диапазоне частот с приемлемым уровнем искажений, то никакое улучшение других узлов тракта, как правило, не приведет к пропорциональному улучшению звучания. Конечно, степень демпфирования громкоговорителей выходным сопротивлением УМЗЧ может в некоторой степени влиять на качество воспроизведения, но только до тех пор, пока она не достигнет предельного для данного электроакустического преобразователя значения. Частотной коррекцией усилителя можно расширить диапазон воспроизводимых акустической системой частот, но в ущерб другому параметру — динамическому диапазону усиливаемых без нелинейных искажений сигналов.

Громкоговорители приходится выбирать не только по параметрам и стоимости, но и с учетом возможности их размещения в жилом помещении, где они, видимо, не должны являться главным элементом интерьера. Последнее обстоятельство часто является определяющим: далеко не каждая семья рискнет сделать главным украшением своей квартиры два громоздких и не всегда изящно оформленных громкоговорителя.

Для ликвидации разрыва между желаемым качеством звуковоспроизведения и возможностями размещения громкоговорителей в квартире основные усилия промышленности и радиолюбителей-конструкторов следует, видимо, направить на создание достаточно высококачественных малогабаритных, эстетически грамотно оформленных и доступных но цене акустических систем. Их частотный диапазон, по мнению автора, должен быть не уже 30…16 000 Гц. Дальнейшее его расширение для бытовой радиоаппаратуры вряд ли целесообразно. Коэффициент гармоник в указанном диапазоне частот не должен превышать 3 % при номинальной мощности 25 Вт.

Практически такие же требования по частотной характеристике следует предъявить н ко второму по значимости звену радиокомплекса — УМЗЧ: оптимальным диапазоном частот дли него можно считать 20-20000 Гц (при спаде АЧХ на краях не более – 3 дБ). Не принципиальным был бы и коэффициент гармоник, который вполне мог бы достигать 0,5-1%, если бы нелинейность амплитудной характеристики УМЗЧ не приводила к появлению негармонических составляющих в спектре усиливаемого сигнала, называемых нитермодуляционными искажениями. Именно они, а не гармонические составляющие, являются источником неприятных призвуков. Частотные компоненты, лежащие за верхней границей звукового .диапазона и, следовательно, не слышимые ухом, при близком их расположении на частотной оси могут порождать комбинационные частоты, попадающие в область максимальной чувствительности человеческого уха [6]. Высокая крутизна характеристик биполярных транзисторов, а следовательно, и кривизна (нелинейность) приводят к появлению комбинационных составляющих довольно высокого (6-го – 10-го) порядка со значительными уровнями.

Борьба с интермодуляционными искажениями, возникающими при ограничении сигнала, довольно проста: достаточно правильно выбрать амплитуду напряжения на входе УМЗЧ.

Пикфактор многочастотного сигнала близок, к пикфактору шума и наиболее вероятно равен 3. Следовательно, величина входного напряжения для неискаженного звуковоспроизведения должна быть в 3 раза меньше максимального значения, при котором выходной синусоидальный сигнал еще не искажается. Требуемый уровень входного напряжения подбирают при установке регулятора громкости в положение, соответствующее максимальной громкости. Следует, однако, учесть, что средняя мощность на выходе при этом будет примерно равна 0.1 от номинальной, и громкость звучании для выбранной акустической системы и конкретного помещения будет определяться именно ею. Учитывая, что наиболее типичный объем жилого помещения, составляющий 40-60 м3, требует подведения средней мощности около 4 Вт, номинальная суммарная мощность стереофонического УМЗЧ должна составлять 40 Вт – по 20 Вт на канал. Это значение и следует, по мнению автора, считать минимальным для высококачественного звуковоспроизведения.

Очевидно, что при указанной выходной мощности интермодуляционные искажения должны быть ниже уровня шумов УМЗЧ. Однако измерить интермодуляционные искажения с уровнем -70 дБ (0,03%) в присутствии основного сигнала большого уровни можно только при наличии анализатора спектра с динамическим диапазоном не менее 80 дБ. К сожалению, такие приборы практически недоступны большинству радиолюбителей. Косвенно о величине интермодуляционных искажений можно судить по коэффициенту гармоник, однако измерить и этот параметр на уровне -70 дБ также практически нечем: подходящего измерителя нелинейных искажений среди доступных радиолюбителю нет.

Правда, существует известный метод взаимной компенсации входного и выходного сигналов УМЗЧ. Оценка искажений таким способом наиболее приемлема для радиолюбителей, однако при уровнях -70 дБ и в этом случае возникают определенные трудности. Поэтому первоочередной задачей радиолюбителей-конструкторов, по мнению автора, следует считать разработку доступных для повторения интермодулометров. А до их появления придется пользоваться менее объективными, но более доступными методами.

Метод экспертиз, дает хорошие результаты и доступен широкому кругу радиолюбителей. Наблюдения Ю. Солнцева хорошо согласуются с наблюдениями автора. Некоторые выводы из них стоит повторить, придав им смысл критериев оценки качества. Это, во-первых, достижение наилучшего звучания высококачественных фонограмм при установке органов регулировки АЧХ предварительного усилителя в среднее положение. Всякое желание придать АЧХ форму, отличную от линейной, особенно в области высших частот, всегда свидетельствует о нелинейности амплитудной характеристики УМЗЧ, приводящей к появлению интермодуляционных и гармонических составляющих в спектре выходного сигнала.

Во-вторых, испытание усилителя сигналом того же музыкального содержания, но с внесенными в него гармоническими искажениями, например, при записи на магнитофон относительно невысокого качества. Чем линейнее УМЗЧ, тем менее будет кажущееся отличие от оригинала. Наличие в спектре фонограммы гармонических составляющих, еще не очень снижающих качество при воспроизведении через УМЗЧ с линейной амплитудной характеристикой, приводит к интермодуляционным искажениям и негармоническому засорению выходного сигнала при прослушивании через усилитель с недостаточно линейной характеристикой, что сразу улавливается даже не очень искушенным слухом.

К объективным методам оценки качества УМЗЧ, как, впрочем, и любого радиоэлектронного устройства, следует отнести экспертизу схемотехнических решений. Конечно, такая оценка требует определенных знаний в области радиоэлектроники и не под силу радиослушателям без радиотехнической подготовки, однако она вполне доступна радиолюбителям, способным сравнить схемотехнические особенности того или иного усилителя по предлагаемой ниже методике.

Прежде всего следует обратить внимание на выходной каскад УМЗЧ. Известно, что добиться приемлемого уровня нелинейных искажений в усилителях, работающих в режиме В, при малой выходной мощности очень трудно.

Известно также, что режим А в УМЗЧ приводит к недопустимому снижентю КПД и существенным конструктивным затратам на отвод тепла от выходных транзисторов.

Промежуточный режим АВ тоже нелишен недостатков: он требует тщательного выбора режима транзисторов выходного каскада и температурной стабилизации их тока покоя. Применение различных тепловых ООС конструктивно сложно и недопустимо инерционно. Токосъемы подстроечных резисторов, с помощью которых устанавливают ток покоя выходных транзисторов, со временем окисляются и могут стать причиной выхода транзисторов оконечного каскада из строя.

Наиболее удачным решением, по мнению автора, является сочетание усилителей, работающих в режимах А и В (и даже А и С), причем такое, в котором при малой выходной мощности работает только первый из них, а при большой мощности — оба (маломощный усилитель, работающий в режиме А, является одновременно возбудителем выходного каскада, транзисторы которого работают в режиме В и закрыты при малых уровнях сигнала). Это позволяет отказаться от стабилизации рабочей точки транзисторов оконечного каскада, обеспечив постоянство режима только маломощного усилителя. ООС в подобных усилителях работает в режимах как малого, так и большого сигналов, что достигается прямой связью входа и выхода оконечного каскада.

Для повышения линейности амплитудных характеристик предварительных усилителей напряжение питания должно значительно (в 5-10 раз) превосходить амплитуду необходимого выходного напряжения. Это особенно важно для усилительных каскадов темброблоков и эквалайзеров, в которых линейность усиления должна обеспечиваться при максимальном подъеме АЧХ в соответствующих областях звукового диапазона частот.

С этой же целью предварительные усилители должны быть выполнены на основе дифференциальных каскадов в комбинации с эмиттерными повторителями. Преимущество первых – значительно большая линейность по сравнению с каскадом ОЭ (для получения коэффициента гармоник, равного 1%, на вход каскада ОЭ достаточно подать напряжение 1 мВ тогда как дифференциальный каскад вносит такие искажения при уровне, в 18 раз большем), вторых — 100 %-ная ООС по току, исправляющая искажения, и низкое выходное сопротивление, уменьшающее наводки.

Очень существенно распределение усиления по тракту радиокомплекса. С одной стороны, номинальное входное напряжение УМЗЧ должно гарантировать отсутствие фоновых наводок и значительное превышение сигнала над шумом (те же 70 дБ), с другой стороны – оно не должно приводить к искажениям сигнала в предварительных усилителях из-за захода пиков сложного сигнала в область ограничения.

Наиболее правильным было бы выбрать чувствительность УМЗЧ максимально возможной (по превышению над шумами), а с фоновыми наводками бороться схемотехническими и конструктивными решениями. Одним из них дожег быть, например, применение симметричного входного каскада УМЗЧ с заключением обоих проводов, идущих к нему от предварительного усилителя, в общий экран и соединением этого экрана и одного из сигнальных проводов с общим проводом на плате предварительного усилителя. К чисто конструктивным решениям следует отнести объединение блоков радиокомплекса в музыкальный центр, где все они питаются от одного сетевого трансформатора; рациональное размещение узлов (в первую очередь, сетевого трансформатора, двигателей ЭПУ и магнитофона) по отношению один к другому, входам, усилителей, коммутационным устройствам, регуляторам громкости и тембра; правильное выполнение экранировки и шины общего провода.

По мнению автора, номинальное входное напряжение УМЗЧ целесообразно уменьшить и установить равным 0,25 В.

Все названные схемотехнические условия обеспечения высокого качества усилительной части радиокомплекса, на первый взгляд, требуют существенного его усложнения. Однако применение ОУ во всех звеньях тракта позволяет добиться нужных результатов при простоте реализации.

Рис. 1

Принципиальная схема этого усилителя (на отечественных деталях) приведена на рис. 1. Его первый каскад выполнен на ОУ DA1, включенном вместе с транзисторами VT1 и VT2 таким образом, чтобы, во-первых, увеличить скорость нарастания напряжения на выходе усилителя, а во-вторых, обеспечить номинальное напряжение питания ОУ. Предоконечный каскад (VT3 и VT4) работает в режиме А, выходной (VT5 и VT6) – в режиме В. Диоды VD1 и VD2 гарантируют отсутствие тока покоя выходного каскада при изменении тока через транзисторы VT3 и VT4 (за счет их нагрева) в 1,5-2 раза. Цель ООС, общая для постоянного и переменного токов, не содержит конденсатора большой емкости и обладает малой постоянной времени для переходных процессов. Элементы R10, R11 C5 и L1 корректируют ФЧХ цепи ООС, обеспечивая при правильной настройке малый уровень интермодуляционных искажений и коэффициента гармоник. Параметры этих элементов связаны простым соотношением (L1 = R10R11C5) и могут быть легко рассчитаны для каждого конкретного случая.

При напряжении питания ±30 В, сопротивлении нагрузки 4 Ом и входном напряжении 100 мВ УМЗЧ отдает максимальную мощность 100 Вт. При номинальной мощности 60 Вт коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц не превышает 0,006 %.

Автором этот УМЗЧ испытан при напряжении питания ±20 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом (были изменены номиналы элементов R5, R6, С5, R11). Номинальное входное напряжение было выбрано равным 0,75 В (при желании его можно изменить в любую сторону подбором резистора R3). Налаживание свелось к установке тока покоя транзисторов VT3 и VT4 (в пределах 10-20 мА) подбором резисторов R7 и R8 при отсутствии тока через транзисторы VT5 и VT6. При питании от стабилизированного источника УМЗЧ в диапазоне частот 20-20000 Гц обеспечивал максимальную выходную мощность 40 Вт, от нестабилизированного — около 35 Вт. Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц при выходной мощности 20 Вт, измеренный векторным индикатором нелинейных искажений, не превышал 0,01 %. Испытания проводились совместно с И. T. Акулиничевым. Субъективно усилитель обеспечивает более высокое качество звуковоспроизведения, чем УМЗЧ музыкального , удовлетворяя критериям оценки. Полученные результаты подтвердили возможность создания простого в схемотехническом отношении высококачественного УМЗЧ.

Рис. 2

Возможный вариант печатной платы показан на рис. 2. Она рассчитана на установку резисторов МЛТ и конденсаторов КМ (о назначении элементов, изображенных штриховыми линиями, будет сказано далее). Катушка L1 намотана в два слоя (9+7 витков) проводом ПЭВ-2, 0,8 на оправке диаметром 7 мм и для жесткости пропитана клеем «Момент-1».

Описанный УМЗЧ не имеет защиты от короткого замыкания в нагрузке и не содержит устройств, защищающих громкоговорители при пробое одного из его транзисторов. По мнению автора, эти функции вполне способны выполнить калиброванные плавкие предохранители.

Схемотехнические решения, примененные в усилителе, гарантируют отсутствие щелчков в громкоговорителях при включении и выключении питания.

Рис. 3

При использовании совместно с УМЗЧ предварительного усилителя, у которого на выходе присутствует постоянное напряжение, возможно появление щелчков по его вине. В этом случае можно применить устройство защиты акустической системы, выполненное по схеме рис. 3. Срабатывает оно при появлении на выходе УМЗЧ напряжения более 1,2 В любой полярности, в том числе и в случае, если напряжения на выходах каналов имеют разную полярность. Задержка подключения громкоговорителей — 1,5-2 с. Применение стабилитронов VD5 и VD6 с малым напряжением стабилизации предохраняет ОУ DA1 от перегрузок по входу при значительных уровнях постоянного напряжения на выходах каналов стереоусилителя. Для питания устройства необходима отдельная обмотка сетевого трансформатора напряжением 5-6 В.

Для получения нулевого потенциала на выходе рокот-фильтра необходимо через резисторы сопротивлением 68-82 кОм подать на базу транзисторов V1 и V1′ дополнительное смещение от источника положительного напряжения.

В заключение несколько слов о выборе деталей. Параметры усилительного тракта в значительной мере зависят от элементной базы. В частности, ОУ которые предполагается использовать в предварительном или корректирующем усилителях, не должны содержать в выходном каскаде транзисторов, работающих в режиме В, как это, например, имеет место в К153УД1. ОУ, предназначенные для УМЗЧ, аналогичных по схеме приведенному на рис. 1, обязательно должно иметь двухтактный выходной каскад, работающий в режиме АВ (К140УД6, К154УД1, К154УД2, К154УДЗ, К140УД7, К544УД2 и т. п.). Кроме того, желательно использовать ОУ со скоростью нарастания выходного напряжения не менее 2 В/мкс.

Некоторые из названных ОУ требуют балансировки или включения корректирующей цепи. На этот случай в печатной плате (рис. 2) предусмотрены отверстия для установки балансировочных резисторов R15, RI6 (их суммарное сопротивление — около 10 кОм) и корректирующего конденсатора С13. Печатный проводник, к которому припаяны выводы резисторов R15, R16, соединяют с соответствующим выводом питания ОУ. При использовании ОУ К544УД2, К154УД1—У154УДЗ на входе УМЗЧ рекомендуется включить ФНЧ. состоящий из резистора R14 (10 кОм) и конденсатора С12 (150 пФ).

В усилителях с. входным и выходным потенциалом, близким к 0, нельзя использовать в качестве переходных оксидные конденсаторы, в том числе и неполярные. Все оксидные конденсаторы требуют подачи поляризующего напряжения, в 410 раз превышающего амплитуду приложенного переменного напряжения. Невыполнение этого условия снижает надежность усилителя и может привести к дополнительным искажениям.

Все транзисторы, через которые проходит сигнал в усилительном тракте, обязательно должны быть высокочастотными, а используемые во входных каскадах — малошумящими. В усилителях мощности желательно применять транзисторы с металлическим корпусом, так как обеспечить хороший отвод тепла при существующей конструкции металло-пластмассовых корпусов удается с большим трудом.

Используемая литература:

1. Лексины Валентин и Виктор. О заметности нелинейных искажений усилителя мощности.— Радио, 1984, .№ 2, с. 33—35.
2. Солнцев Ю, Высококачественный усилитель мощности.—Радио, 1984, № 5, с. 29—34
3. Солнцев Ю. Какой же Кг допустим? —Радио, 1985, .№ 2, с. 26—28.
4. Атаев Д.. Болотников В. Как снизить уровень помех в тракте ЗЧ.— Радио, 1984, № 4, с. 43—45; № 5, с. 35, 36.
5. Атаев Д., Болотников В. Унификация в радиолюбительских конструкциях.— Радио, 1983, № 12, с. 32—35.
6. Пикерсгнль А., Беспалов И. Феномен «транзисторною» звучания.— Радио, 1981, № 12, с. 36—38.
7. Ефимов А., Ефимов Б., Томас Г. Выбор мощности стереофонических усилителей.— Радио, 1977, № 6, с. 39-41.
8. Акулиинчев И. Селекция сигнала искажений.— Радио. 1983, № 10, с. 42—44.
9. Тнтце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.— М.: Мир, 1982.
10. Schmidt G. Current dumping amplifier.— Elector. 1978, .№ 7/8.
11. Роганов В. Устройство защиты громкоговорителей.— Радио, 1981. № 11, с. 44. 45.
12. Агеев А. Усилительный блок любительского радиокомплекса.— Радио, 1982, № 8, с. 31—35.
13. Солнцев Ю. Высококачественный предварительный усилитель.— Радио, 1985, № 4, с. 32—35.
14. Лексины Валентин и Виктор. Предусилитель-корректор с рокот-фильтром,— Радио. 1983, № 7, с. 48—50.

Автор: Гумеля Е.

Из журнала “Радио” №9, 1985.

УМЗЧ на биполярных транзисторах

Биполярный транзистор – синтез двух диодов. Он представляет собой либо p-n-p, либо n-p-n элемент, обладающий следующими составляющими:

• эмиттер;
• база;
• коллектор.

Быстродействие и надежность транзисторов в целом выше, чем у электровакуумных приборов. Ни для кого не секрет, что сначала электронные вычислительные машины работали именно на лампах, но как только появились транзисторы, последние быстро заменили своих допотопных конкурентов и успешно используются по сей день.

Далее будет рассмотрен пример использования n-p-n транзистора в схеме усилителя мощности. Важно заметить, что электроны (n) немного быстрее дырок (p), соответственно, быстродействие n-p-n и p-n-p транзисторов отличается не в пользу последних.

Еще один важный нюанс состоит в том, что у биполярных транзисторов есть несколько схем включения:

1. С общим эмиттером (самая популярная).
2. С общей базой.
3. С общим коллектором.

У всех схем разные параметры усиления. Приведенная далее схема УМЗЧ имеет включение с общим эмиттером.

Чтобы собрать простейший усилитель на n-p-n транзисторе, нужно подключить к его базе переменное напряжение, к коллектору – положительный потенциал, а к эмиттеру – отрицательный. И перед базой, и перед коллектором, и перед эмиттером следует установить ограничительные сопротивления. Нагрузка снимается между балластным сопротивлением коллектора и самим коллектором.

Как и в случае с электровакуумным усилителем на триоде, для улучшения качества усиления в данной схеме можно:

• установить делитель напряжения и фильтрующий конденсатор перед базой;
• установить параллельно соединенные конденсатор и резистор на эмиттер;
• включить фильтрующий конденсатор на нагрузку, чтобы устранять шумы и наводки.

Если последовательно соединить два таких усилительных каскада, то их коэффициенты усиления можно будет умножить друг на друга. Это, конечно, заметно усложнит конструкцию устройства, зато позволит добиться большего усиления. Правда, бесконечно соединять эти каскады не получится: чем больше одиночных усилителей соединяются последовательно, тем больше шанс того, что они уйдут в насыщение.

Если транзистор работает в режиме насыщения, то ни о каких усилительных свойствах и речи идти не может. В этом можно убедиться, если взглянуть на вольт-амперную характеристику: рабочая точка транзистора находится на горизонтальном участке, если он работает в режиме насыщения.

Простейший высококачественный УМЗЧ в компьютере (часть 1)

Для комфортного прослушивания звукового контента необходимо обеспечить в месте прослушивания достаточный уровень звукового давления. Так, при домашнем просмотре телевидения среднеквадратический уровень звукового давления составляет 60 дБ [1]. Чрезмерное превышение этого уровня может быть вредным для здоровья. Ограничим уровень среднего звукового давления безопасным для здоровья значением 70 дБ [1]. И возьмём запас 18 дБ для неискажённого воспроизведения пиков сигнала [2].

Тогда от УМЗЧ компьютерной акустической системы (АС) потребуется выходная мощность, обеспечивающая на пиках сигналазвуковое давление 88 дБ. Это соответствует действующему значению синусоидального сигнала 85 дБ (на 3 дБ ниже пикового уровня).

Пусть с персональным компьютером (ПК) используются полочные АС сопротивлением 4 Ом и характеристической чувствительностью 90 дБ. При подведении к такой АС синусоидального сигнала напряжением 2 В на расстоянии 1 м создастся звуковое давление 90 дБ, соответствующее характеристической чувствительности. Стереопара же таких АС создаст звуковое давление 93 дБ [3, с. 116]. И для достижения звукового давления 85 дБ на синусоидальном сигнале к каждой АС достаточно подводить сигнал с действующим значением напряжения не 2 В, а меньше на 93 — 85 = 8 дБ, т. е. 0,8 В или 160 мВт по мощности.

Выходное напряжение 0,8 В обеспечивают многие цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) встроенных звуковых карт ПК. В таком случае для обеспечения необходимой для комфортного прослушивания мощности в соответствии с приведёнными оценками от УМЗЧ требуется усилить только ток. С этой задачей справляется эмиттерный повторитель (каскад с общим коллектором). Традиционная схема эмиттерного повторителя содержит в цепи эмиттера резистор, сигнал с которого подаётся на нагрузку через разделительный конденсатор. На резисторе, включённом в цепь эмиттера, рассеивается часть мощности сигнала. Избежать этих потерь позволяет включение нагрузки непосредственно в цепь эмиттера, что и реализовано в предлагаемом УМЗЧ. Такое решение не только упрощает УМЗЧ, но и повышает его качество из-за сокращения длины тракта звуковоспроизведения.

Рис. 1. Схема одного канала УМЗЧ

Схема одного канала предлагаемого УМЗЧ приведена на рис. 1. Здесь отсутствует входной разделительный конденсатор, поскольку такой конденсатор присутствует на выходе ЦАП звуковой карты ПК. Сигнал на вход УМЗЧ можно подавать либо с линейного выхода, расположенного на задней панели ПК, либо с разъёма на материнской плате, предназначенного для соединения с разъёмами микрофона и телефонов передней панели системного блока ПК. Напряжение питания 5 В можно взять с внутреннего разъёма Molex системного блока ПК.

Транзистор 2SC3807 при напряжении питания 5 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом имеет минимум коэффициента гармонических искажений (КГИ) при токе эмиттера около 0,5 А. В этом случае на АС сопротивлением 4 Ом подаётся мощность 1 Вт, что значительно меньше паспортной мощности многих полочных АС.

Кроме транзистора 2SC3807, в усилителе были испытаны и другие транзисторы: KSD1273, KSC1983, 2SD1829, CEP603AL, КТ819В, КТ972А, ГТ404Б. Однако транзистор 2SC3807 продемонстрировал наилучшие результаты.

УМЗЧ не требует отдельного блока питания, что значительно упрощает его конструкцию. Невысокое напряжение питания способствует защите транзисторов при коротком замыкании в нагрузке и защите АС при пробое транзисторов. Каждый канал УМЗЧ можно питать и от отдельного порта разъёма USB-2 материнской платы ПК, поскольку этот порт обеспечивает ток в нагрузке до 0,5 А. Общий провод для УМЗЧ следует подключать к одной точке. Например, если общий провод подключён к разъёму Molex или к контакту USB-разъёма, экран кабеля от линейного выхода Пк не должен быть подключён на стороне УМЗЧ. Транзисторы УМЗЧ устанавливают на теплоотвод и размещают в удобном месте внутри корпуса ПК. Из корпуса выводят только провода для подключения АС.

Несмотря на простоту, предлагаемый УМЗЧ имеет признаки усилителей, отвечающих критериям High End:

— работа транзисторов в классе А;

— отсутствие каких-либо обратных связей по усиливаемому току;

— усилительный тракт имеет минимально возможную длину, так как содержит единственный элемент — транзистор.

Измерения параметров этого УМЗЧ проводились с использованием встроенной в материнскую плату звуковой карты на микросхеме ALC892 [4]. Некоторые типовые параметры этой микросхемы: выходное напряжение ЦАП — 1,2 В; динамический диапазон аналогоцифрового преобразователя (АЦП) — 92 дБ; динамический диапазон ЦАП — 97 дБ; выходной импеданс — 200 Ом. Измеренные параметры звуковой карты приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты измерений одного канала УМЗЧ при выходном синусоидальном сигнале напряжением 1 В приведены в табл. 2.

Таблица 2

Из сравнения результатов измерений видно, что усилитель имеет меньшую неравномерность АЧХ, чем звуковая карта. Действительно, собственно эмиттерный повторитель работает даже на постоянном токе, и АЧХ УМЗЧ практически полностью определяется свойствами ЦАП и ёмкостью разделительного конденсатора на выходе ЦАП. Это видно на рис. 2, где красная кривая — АЧХ звуковой карты, зелёная кривая — АЧХ звуковой карты вместе с усилителем. Видно, что АЧХ различаются меньше чем на 0,1 дБ, т. е. в диапазоне частот 10…40000 Гц АЧХ усилителя линейна с точностью до погрешности измерений.

Рис. 2. АЧХ звуковой карты и АЧХ звуковой карты вместе с усилителем

Продолжение следует

Автор: Л. Костырко, г. Чернигов, Украина

УМЗЧ на полевом транзисторе

Далее будет приведена схема УМЗЧ на транзисторах типа МОП (металл-окисел-полупроводник – стандартная структура полевого транзистора).

Структура полевых транзисторов имеет мало общего с биполярными транзисторами. Более того, их принцип действия ничем не похож на принцип действия биполярных аналогов.

Полевые транзисторы управляются электрическим полем (биполярные – током). Они не потребляют ток и устойчивы к гамма-излучению, которое также называют радиоактивным излучением. Последний факт вряд ли когда-то может пригодиться музыкантам, которые хотят собрать усилитель мощности звука, но в промышленности эта особенность полевых транзисторов высоко ценится.

Их главный недостаток состоит в том, что они плохо взаимодействуют со статическим электричеством. Заряд такой природы происхождения может вывести из строя транзисторы данного типа. Любое неосторожное касание пальцем до контакта элемента может повредить транзистор.

Эти особенности стоит учитывать при сборке усилителей мощности на данных электронных компонентах.

Как собрать своими руками схему УМЗЧ на полевом транзисторе? Достаточно следовать дальнейшим указаниям.

Схему простого УМЗЧ на полевом транзисторе можно собрать с помощью полевого транзистора с p-n-переходом с каналом n-типа. Конструкция аналогична той, что описывалась при сборке усилителя на биполярном транзисторе, только место базы занял затвор, коллектора – сток, эмиттера – исток.

История развития усилителей мощности звука

Далёким предком современных усилителей звука можно назвать рупор граммофона. Принцип действия в этом устройстве был следующим: механическая игла движется по бороздкам пластинки и вызывает колебания. Эти колебания передаются специальной мембране, которая и воспроизводит звук, а он многократно (в 16 раз для первых моделей) усиливается с помощью рупора (раструба).

Граммофон D-298 Victor III ()

Следующий этап развития усилителей пришёлся на распространение ламповой электроники. Ламповые усилители до сих пор используются в Hi-End сегменте аудиосистем. Преимущества такого усилителя — отсутствие т. н. белого шума, который есть в полупроводниковых устройствах и особенное звучание, характерное только для устройств этого типа. Недостатки — низкий КПД, повышенный расход энергии и тепловыделение, подверженность высокочастотным наводкам и высокая цена. Также ламповая электроника требует предварительного “прогрева” устройства перед работой.

Вакуумные лампы внутри предусилителя современного гитарного усилителя ()

Во второй половине XX века появляются первые транзисторные устройства для усиления звука. Все современные усилители – их прямые потомки.

Интегральная микросхема (ИМС), применяемая в усилителях мощности звука ()

Ошибочно полагать, что усилитель — это некий отдельный блок, к которому подключается источник звука и устройство вывода. Такой подход действительно распространён в профессиональной среде или у аудиоэнтузиастов, но современный облик усилителя звука в потребительском сегменте — это микросхема внутри автомобильной магнитолы, детской игрушки, mp3-плеера и т. д.

УМЗЧ на операционном усилителе

Операционный усилитель (далее ОУ) представляет собой электронный компонент, обладающий двумя входами – инвертирующим (меняет сигнал по фазе на 180 градусов) и неинвертирующим (не меняет фазу сигнала) – а также одним выходом и парой контактов для подачи питания. У него малое значение напряжения смещения нуля и входных токов. Данное устройство обладает очень большим коэффициентом усиления.

ОУ может работать в двух режимах:

• в режиме усилителя;
• в режиме генератора.

Чтобы ОУ работал в усилительном режиме, необходимо подключить к нему цепь отрицательной обратной связи. Она представляет собой резистор, который одним выводом подключен к выходу ОУ, а другим – к инвертирующему входу.

Если подключить такую же цепь к неинвертирующему входу, получится цепь положительной обратной связи и ОУ начнет работать в качестве генератора сигналов.

Выделяют несколько типов усилителей, собранных на ОУ:

1. Инвертирующий – усиливает сигнал и меняет его фазу на 180 градусов. Чтобы получить инвертирующий усилитель на ОУ, нужно заземлить неинвертирующий вход ОУ, а на инвертирующий подать сигнал, который необходимо усилить. При этом нельзя забывать про цепь отрицательной обратной связи.
2. Неинвертирующий – усиливает сигнал, не меняя его фазу. Чтобы собрать неинвертирующий усилитель, нужно подключить к ОУ цепь отрицательной обратной связи, заземлить инвертирующий вход и подать сигнал на неинвертирующий контакт ОУ.
3. Дифференциальный – усиливает дифференциальные сигналы (сигналы, различающиеся по фазе, но одинаковые по амплитуде и частоте). Для получения дифференциального усилителя нужно подключить ко входам ОУ ограничительные резисторы, не забыть про цепь отрицательной обратной связи и подать на входные контакты два сигнала: сигнал положительной полярности нужно подать на неинвертирующий вход, отрицательной – на инвертирующий.
4. Измерительный – модифицированная версия дифференциального усилителя. Измерительный усилитель выполняет ту же функцию, что и дифференциальный, только имеет возможность регулировки коэффициента усиления при помощи потенциометра, соединяющего входы двух ОУ. Конструкция такого усилителя заметно сложнее и включает не один, а три ОУ.

Чем сложна работа с операционными усилителями? Для схем с ОУ иногда бывает сложно подобрать подходящие компоненты вроде резисторов и конденсаторов, потому что требуется тщательное согласование элементов не только по номинальным значениям, но и по материалам.

УМЗЧ на интегральных микросхемах

Интегральные микросхемы – устройства, специально созданные для выполнения той или иной задачи. В случае с УМЗЧ одна маленькая микросхема заменяет большой каскад из транзисторов, операционных усилителей или электровакуумных приборов.

В настоящее время огромную популярность имеют микросхемы TDA с различными серийными номерами, например, TDA7057Q или TDA2030. Схем УМЗЧ на микросхемах существует огромное количество.

В своем составе они имеют большое количество резисторов, конденсаторов и операционных усилителей, укомплектованных в очень маленький корпус, размер которого не превышает монеты номиналом 1 или 2 рубля.

Конструирование УМЗЧ

Прежде чем приобретать необходимые детали и вытравливать проводники на плате текстолита, необходимо уточнить номиналы резисторов и конденсаторов, а также подобрать нужные модели транзисторов, операционных усилителей или интегральных микросхем.

Это можно сделать на компьютере при помощи специального программного обеспечения, например, NI Multisim. В данной программе собрана большая база электронных компонентов. С ее помощью можно моделировать работу любых электронных устройств даже с учетом погрешностей, проверять схемы на работоспособность.

С помощью такого софта особенно удобно тестировать схемы мощных УМЗЧ.

Схема стереоусилителя на транзисторах 200 Вт

Схема, рассмотренная в данном разделе, намного сложнее тех, что описывались выше. Зато ее усилительные свойства лучше, чем у конструкций на биполярных, полевых транзисторах, а также операционных усилителях и интегральных микросхемах, которые уже приводились в статье.

В состав данного устройства входят следующие элементы:

1. Резисторы.
2. Конденсаторы (как полярные, так и неполярные).
3. Диоды.
4. Стабилитрон.
5. Предохранители.
6. Биполярные транзисторы n-p-n-типа.
7. Биполярные транзисторы p-n-p-типа.
8. Полевые транзисторы с изолированным затвором с каналом p-типа.
9. Полевые транзисторы с изолированным затвором с каналом n-типа.

Параметры данного усилителя мощности:

1. Pноминальная выходная = 200 Вт (для каждого канала).
2. Uпитание выходного каскада = 50 В (допустимо небольшое отклонение).
3. Iпокоя выходного каскада = 200 мА.
4. Iпокоя одного выходного транзистора = 50 мА.
5. Uчувствительность = 0,75 В.

Все основные части данного устройства (трансформатор, система охлаждения в виде радиаторов и сама плата) расположены на анодированном шасси, выполненном из листового дюралюминия, толщина которого – 5 мм. Лицевая панель устройства и регулирующие громкость ручки выполнены из этого же материала.

Трансформатор с двумя обмотками по 35 В можно приобрести готовый. Сердечник желательно выбрать тороидальной формы (его работоспособность в данной схеме проверена), а мощность должна быть 300 Вт.

Блок питания для схемы также придется собрать самостоятельно по схеме питания УМЗЧ. Для его конструирования понадобятся предохранитель, трансформатор, диодный мост, а также четыре полярных конденсатора.

Схема блока питания УМЗЧ приведена в этом же разделе.

Три простые истины, которые стоит помнить при сборке любой электрической схемы:

1. Обязательно нужно соблюдать полярность полярных конденсаторов. Если перепутать плюс и минус в небольшой схеме усилителя, то ничего страшного не произойдет, схема УМЗЧ просто не будет работать, но именно из-за такой незначительной, на первый взгляд, ошибки падали ракеты с оборудованием и экипажем на борту.
2. Обязательно следует соблюдать полярность диодов: катод с анодом также запрещено менять местами. Для стабилитрона это правило тоже актуально.
3. Главное – спаивать детали нужно только там, где на схеме есть точка контакта. Большинство неисправных электрических схем не работают именно по той причине, что монтажник не спаял детали или спаял их там, где не нужно.

Входит ли эта схема в одни из лучших схем УМЗЧ? Возможно. Все зависит от желаний потребителя.

И снова УМЗЧ JLH. Тест отечественных транзисторов в выходном каскаде.

Продолжение экспериментов с усилителем JLH. Тест отечественных транзисторов, которые есть почти у каждого радиолюбителя. В этом обзоре ещё больше занудства. Часть 1. УМЗЧ JLH 1969. Транзисторы 2SC5200 vs 2N3055 в выходном каскаде.

Транзисторы, которые были установлены на первом этапе экспериментов: VT1 — 2N5401 VT2 — TIP41C VT3, VT4 — 2SС5200 (2N3055)

По причине того, что приходится сидеть дома и есть какое-то количество свободного времени, из закромов были извлечены запасы отечественных транзисторов:

— пара кт864 (отбраковка с низким h21э ) — кт819 — кт808 (из усилителя Орбита-002, когда был выкинут аналог Квад-405; без особых причин, просто так захотелось) — кт838 (высоковольтные; интересно попробовать, а вдруг… ) — кт829 (составные, т.е. мимо) — кт805 — кт8101 (в далёком приближении аналог 2sc5200)

Сначала была запаяна пара КТ819ВМ (из одной партии 1984 года выпуска). Сразу же была получена генерация на выходе. Целый день (20.11.2020) был потрачен, чтобы победить эту генерацию: всё безрезультатно.

Примечание: в попытках убрать генерация транзистор VT1 был заменён на КТ502В

.

На следующее утро, освободившись из объятий музы, снова добрался до паяльника. Включил JLH от 12 В аккумулятора (обычный аккумулятор 7 А*ч от компьютерного бесперебойника.) И произошло чудо: генерация исчезла!

Далее мне представлялось два пути продолжения замеров: — от аккумулятора 12 В — от классического БП (трансформатор, мост, кучка электролитов)

Пока аккумулятор заряжался (на момент волшебного облегчения включения он был почти разряжен), час времени был потрачен на поиск подходящего трансформатора. Им оказался ТН36 на 30 Вт. Поигрался с соединением обмоток: удалось получить около 11,6 В при токе 1,5 А. Конденсатор после моста 10000 мкФ. Оказалось мало: пульсации по питанию были неприемлемы.

Начал перебирать в уме, какие БП водятся в доме: — зверинец разных 12 В 2 А — сетевой БП от ноутбука asus 19 В 3,15 А (штеккер оказался стандартным ф5,5 мм )

В порядке эксперимента (чисто на авось) подключил БП от ноутбука к УМЗЧ JLH: на выходе нет никакой генерации, всё чисто. Поэтому продолжил выполнение замеров именно с ним.

Для проведения замеров усилителя был установлен режим 2 А (напряжение питания 19 В ). Нагрузка 4 Ом. Синусоида 1 кГц на входе УМЗЧ.

1. Транзисторы КТ819ВM

. Выходное напряжение ~4 В (4 Вт на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=0,75 %

Выходное напряжение ~2 В (1 Вт на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=0,37 %

Фото с места проведения замеров:

На двух радиаторах закреплены кт819 и кт864. Подключена, естественно, только одна пара.

Далее всё рутинно: проводники перепаиваются на следующую пару транзисторов, подстраивается ток на 2 А и 1/2 питающего напряжения (т.е. 9,5 В ) в точке соединения эмиттер VT3 — коллектор VT4 выходных транзисторов.

Обнаружилось, что подстроечный резистор R2 (подстройка 1/2 питающего напряжения) находится почти в крайнем положении (на максимальном значении 100 кОм). Поэтому резистор R1 был заменён на 100 кОм

.

2. Транзисторы КТ864А

имели коэффициент передачи по току около 40, поэтому не получилось установить ток 2 А (только 1,2 А). Поэтому замеры с данной парой не проводились (по всей видимости это отбраковка).

3. Транзисторы КТ808АМ.

Выходное напряжение ~4 В (4 Вт на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=0,31 %

Выходное напряжение ~2 В (1 Вт на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=0,12 %

4. Транзисторы КТ838А.

Ситуация с ними была аналогична, как с КТ864А. Но поскольку очень хотелось увидеть хоть какие-то цифры, был установлен ток 1,2 А. Выходное напряжение ~2 В (
1 Вт
на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=2,61 %

Выходное напряжение ~1 В (0,25 Вт

на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=1,27 %

5. Транзисторы КТ805Б.

Выходное напряжение ~4 В (4 Вт на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=0,46 %

Выходное напряжение ~2 В (1 Вт на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=0,11 %

Фото с места событий:

6. Транзисторы КТ8101А.

Выходное напряжение ~4 В (4 Вт на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=0,25 %

Выходное напряжение ~2 В (1 Вт на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=0,11 %

С последней парой (КТ8101А) были выполнены последующие замеры.

7. Выбор блока питания для УМЗЧ JLH.

По этому вопросу сказано достаточно. Тут я частично позаимствую результаты, чтобы сэкономить своё время. )) 7.1 Питание от классического БП (трансформатор, мост, конденсаторы 30000 мкФ).

«… В идеале нужно добавить конденсаторы после диодного моста или же поставить стабилизатор, чтобы уменьшить шум.» © Словом, 30000 мкФ на канал — этого мало.
Стабилизатор — палка о двух концах: неизвестно, каким боком применение стабилизатора повлияет на субъективное качество (восприятие) звука.
Да и в поиске оптимального стабилизатора можно заблудиться надолго. «Не наш метод.» ©

7.2 Импульсный блок питания.

«Практически идеальное питание.» ©

7.3 Питание от аккумуляторной батареи.

«Это идеальное питание для аудиофилов.» ©

8. Аккумулятор vs импульсный БП.

В программе SpectraLab есть инструмент «Total Power». Это что-то типа широкополосного суммирующего измерителя RMS.

Шумовая полка УМЗЧ JLH (вход закорочен, питание 19 В от импульсного ноутбучного БП):

Total Power = минус 78,97 дБ

Далее перестройка режима на 12 В, ток 1,25 А.

Шумовая полка УМЗЧ JLH (вход закорочен, питание 12 В от импульсного сетевого БП):

Total Power = минус 78,7 дБ

(среднее значение)

Шумовая полка УМЗЧ JLH (вход закорочен, питание 12 В от аккумулятора):

Total Power = минус 79,2 дБ

(среднее значение)

Групповое фото по окончанию экспериментов 21.11.2020г.:

Тут плата усилителя и транзисторы, участвующие в «забеге».

9. И снова 2SC5200.

(22 ноября 2020) Вход УМЗЧ закорочен, питание от ноутбучного БП 19 В, ток 2 А, нагрузка 4 Ом. Осциллограмма по выходу, чтобы убедеться в отсутствии генерации:

Шумовая полка: Выходное напряжение ~4 В (4 Вт на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=0,14 %

Выходное напряжение ~2 В (1 Вт на нагрузке):

Коэффициент гармоник Кг=0,05 % Пруф:

10. Выводы:

— сошли с дистанции: КТ864А (отбраковка) и КТ838А — в порядке уменьшения Кг (т.е. в порядке улучшения) КТ819ВМ 2N3055 (TUNGSRAM) КТ805Б КТ808АМ КТ8101А 2SC5200 — по значению Total Power аккумулятор обошёл импульсные БП аж на целых 0,5 дБ (при уровне шумовой полки -120 дБ); имхо, смехотворная разница; поэтому для себя выбираю импульсный БП 19 В — выбор (проверка на пригодность) импульсного БП — методом прямого перебора (включить усилитель с конкретным БП, посмотреть выход осциллографом и спектроанализатором)

На этом всё. Всем удачных экспериментов. P.S. Продолжение следует…

Схема Сухова

Если предыдущую схему усилителя мощности можно собрать самостоятельно, потому что она включает в себя относительно немного элементов, то схему усилителя Сухова вручную лучше не собирать. Почему? Из-за огромного количества элементов и соединений велик шанс допустить ошибку, из-за которой придется переделывать весь значительный объем работ.

На самом деле, схему, приведенную в этом разделе, некорректно называть схемой Сухова. Это УМЗЧ высокой верности модели ВВС-2011 (принципиальная схема УМЗЧ данного типа приведена в данном разделе). В своем составе он не содержит полевых транзисторов, зато он включает:

1. Стабилитроны.
2. Нелинейные резисторы.
3. Обычные резисторы.
4. Полярные и неполярные конденсаторы.
5. Диоды.
6. Биполярные транзисторы обоих типов.
7. Операционные усилители.
8. Дроссель.

Возможности данного включения:

1. P = 150 Вт при Rнагрузки = 8 Ом.
2. Линейность: от 0,0002 до 0,0003% при частоте 20 кГц, P = 100 Вт и Rнагрузки = 4 Ом.
3. Наличие поддержки постоянного U = 0 В.
4. Наличие компенсации сопротивления проводов при переменном токе.
5. Наличие токовой защиты.
6. Наличие защиты схемы УМЗЧ от Uвыхода = const.
7. Наличие плавного запуска.

Такая схема собирается в промышленных масштабах и умещается на небольшой плате. Разводку проводников и расположение элементов можно найти в интернете, где данные материалы находятся в свободном доступе.

Схемы серии Сухова – одни из лучших схем УМЗЧ.

Схемотехника УМЗЧ со стабилизацией режима

Транзисторы выходного каскада усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ) (в большинстве случаев это составной эмиттерный повторитель, как на рис.1) при работе нагреваются, изменяется напряжение эмиттер-база транзисторов и ток рабочей точки каскада. Возвращение к оптимальной рабочей точке, в которой генерируются минимальные искажения, производится схемой обратной связи с помощью изменения напряжения смещения Uсмещ в зависимости от состояния термодатчиков, установленных на радиаторе. Напряжение смещения должно точно отслеживать температуру p-n перехода двух или нескольких выходных транзисторов. Часто это происходит недостаточно точно, да еще с большим запаздыванием, так как постоянная времени цепи : p-n переход — корпус транзистора — радиатор — термодатчик может достигать нескольких десятков секунд! Таким образом, при усилении реального сигнала, большую часть времени выходной каскад «ищет» оптимальную рабочую точку, а значит работает с недосмещением или пересмещением и с увеличенными переходными искажениями! В любительских конструкциях неправильная установка термодатчика является частой ошибкой и может даже привести к перегреву мощных транзисторов и их тепловому пробою.

В известной книге Дугласа Селфа «Проектирование УМЗЧ» проблеме оптимальной термокомпенсации и выбора места установки термодатчиков посвящено целых 60 страниц, после прочтения которых становится ясно, что проблему можно только уменьшить, но не решить.

Отказаться от термодатчиков можно в случае жесткой стабилизации тока в рабочей точке с помощью введения в выходной каскад глубокой отрицательной обратной связи (ООС) по току. Такая обратная связь, кроме стабилизации тока покоя, также позволяет реализовать режим супер-А (Non Switching) с невыключаемыми выходными транзисторами (и с минимальными переключательными искажениями).ООС также улучшает линейность выходного каскада и уменьшает зависимость этой линейности не только от параметров мощных выходных транзисторов, (далеких от идеальных), но даже от типа применяемого транзистора (полевой или биполярный).

Рассмотрим прохождение сигнала в стандартном УМЗЧ (смотри рис.1). После усилителя напряжения сигнал поступает в выходной эмиттерный повторитель, выполненный на комплементарных транзисторах и фактически разделяется на положительную и отрицательную полуволну и каждая из полуволн усиливается по току отдельно (и, к сожалению, нестабильно) выходными транзисторами. Теперь становится понятно, что для исправления ситуации нужно решить следующую задачу : «термостабильно» расщепить сигнал на две полуволны, затем «термостабильно» усилить их в соответствующих каналах, (добавив ток покоя), и далее суммировать на выходе!

Итак, схема решения задачи показана на рис.2. Входной сигнал разделяется на положительную и отрицательную полуволну с помощью расщепителя на диодах VD1 и VD2, затем к каждой полуволне добавляется желаемый ток смещения (покоя) I смещ. Далее сумма токов Iсигн и Iсмещ усиливается однополярными и термостабильными усилителями мощности с глубокой ООС по току (усилители X и Y). Выходные токи усилителей подаются на нагрузку, причем токи сигнала суммируются, а токи смещения (покоя) вычитаются, и выходной сигнал получается идентичным входному.

Интересно, что идея раздельного усиления полуволн сигнала была замечена мной, молодым инженером, более сорока лет назад (!) в супер-статье Питера Бломлея в журнале Wireless World, февраль-март,1971г.»Новый подход к схемотехнике усилителей класса В». (Кстати — Рис.1 — это точная копия рисунка из этой статьи !) Затем, в течении многих лет, в статьях и книгах ( даже в книге Дугласа Селфа ) были упоминания об этой идее типа «идея есть, но пока коммерческого применения не нашла». Также интересно, что через 19 лет в журнале Радио №12 за 1990 год стр.62-64 появилась статья г-на Г.Брагина, где он интуитивно вплотную подошел к решению проблемы создания УМЗЧ без термодатчиков, однако проблема стабильности вводимого тока покоя осталась нерешенной и его схему забыли… Через 31 год — в 2002г появился (почему-то) даже патент тов. Жбанова В.И. на эту тему SU2189108 » Высоколинейный двухтактный усилитель и устройство разделения сигнала на две полуволны», но до конца смысл идеи товарищ не понял и реальных схем не предложил …

Итак рассмотрим возможный вариант построения термостабильного усилителя полуволны с глубокой ООС по току (например Усил Х) на рис.3. Это фактически известная из учебника схема ИТУН (усилителя тока, управляемого напряжением). Напряжения в точке А и Б (относительно точки С) равны между собой и тем точнее, чем больше коэффициент усиления усилителя ОУ1, поэтому, по теории усилителей с обратной связью, все нестабильности внутри точек, охваченных этой связью, (а это коэффициент передачи и сдвиги напряжения на p-n переходах транзисторов с их температурной нестабильностью), мало влияют на точность соответствия выходного тока входному напряжению! Таким образом, если подать на вход такого усилителя напряжение положительной полуволны со смещением, на выходе получим независимые от температуры и параметров усилительного элемента выходной ток и ток смещения (покоя) — что и есть термостабилизация рабочей точки.

Рассмотрим возможные варианты создания УМЗЧ с использованием этого базового усилителя ИТУН — рис. 4,5,6.

Как видно выходы усилителей положительной и отрицательной полуволн могут быть соединены параллельно — как показано на рис.4, встречно — как на рис.5 или последовательно (для одинаковых транзисторов) — как на рис.6. Выходные токи суммируются на нагрузке и воспроизводят входной сигнал. Из рисунков становится понятно, каким образом нужно подавать входные напряжения Vсигн+ и Vсигн для усилителей полуволн на их входы . Их нужно подавать от генераторов тока Iсмещ и Iсигн и «привязывать» с помощью резисторов R1 и R3 в схеме рис.4: — к нагрузке Rн, в схеме рис.5 — к источникам питания, а в схеме рис.6 — и туда и сюда. Для рис.6 необходимая инверсия осуществляется с помощью токового зеркала на T1 и T2. Заметим, что в схемах рис.4 и 6 возникает дополнительная ООС при протекании входного тока через сопротивление нагрузки Rн.

Перейдем к формирователям полуволн входных напряжений — расщепителям. В схеме, показанной на рис.4 применимы простейшие варианты расщепителя — на диодах или на эмиттерных повторителях — они показаны на рис.7 и 8.

При использовании входного усилителя напряжения с токовым выходом по схеме рис.7 для «правильной» работы диодов необходимо запирающее напряжение не менее 250 мВ. Если этого на сделать, токи через диоды VD1-VD3 и VD2-VD4 будут равны половине постоянного тока выходных транзисторов усилителя напряжения VT1 и VT2, а нам этого не нужно. Запирающее напряжение получаем с помощью делителей стабильного напряжения Vсмещ — R4-R5 (R7-R6). Чтобы это смещение «не мешало» работе ОУ1 (ОУ2) необходимо вычесть точно такое же напряжение с помощью делителя R8-R10 (R9-R11) на его отрицательном входе. Далее отмечаем, что при подаче сигнала на такой расщепитель на отрицательной волне диод VD2 закрывается и для поддержания минимального тока нерабочего канала Iмин (смотри эпюры токов на рис.9) на положительный вход ОУ1 через резистор R2 подаем необходимое смещение. В другом канале минимальный ток обеспечивает резистор R3. Чтобы получить стабильное и регулируемое смещение, необходимое для выбора рабочей точки расщепителя, пропустим стабильный выходной ток усилителя напряжения через подстроечный резистор R1. Это смещение в сумме с минимальными токами Iмин задает регулируемый ток покоя Iпок для выходных транзисторов (одновременно для обоих плеч). Чтобы не отбирать с большой точностью резисторы делителя R8-R10 (R9-R11) и учесть ненулевое напряжение сдвига на входе усилителей ОУ1 и ОУ2 рекомендуется делать резисторы R1,R2 и R3 подстроечными и с их помощью выставлять токи Iмин и Iпок.

Расщепитель на транзисторах, показанный на рис.8, работает аналогично, только его входное сопротивление, как эмиттерного повторителя, значительно выше, поэтому он не нагружает выходные каскады усилителя напряжения и обеспечивает их большее усиление.

Следует сказать, что в простейшем, как на рис.8, эмиттерном повторителе при большой амплитуде сигнала правые транзисторы VT5 и VT6 разогреваются значительно сильнее левых VT3 и VT4, так как работают при большом напряжении питания на коллекторе. Поэтому термостабильной передачи напряжения смещения с резистора R1 на резисторы R4 и R5 не будет и здесь лучше применять повторитель на основе токового зеркала Вильсона, в котором этого эффекта нет.

Рассмотрим реальную схему усилителя (по структуре рис.7) — рис.10.

Усилитель напряжения построен по классической схеме : дифкаскад (VT1,VT2), каскад с ОБ(VT6), нагруженный на токовое зеркало (VT4,VT5),затем каскады ОК(VT9) и ОБ(VT8). Он обеспечивает высокое усиление и стабильный ток выходного каскада 4 мА. Далее через расщепитель на диодах VD4-VD7 полуволны сигнала поступают на дифкаскады на VT10-VT13 (VT14-VT17) и далее на эмиттерные повторители на VT18-VT20-VT22-VT23 (VT19-VT21-VT24-VT25). Питание для дифкаскадов берется от схемы вольтдобавки на R32-C6-VD8 — плюс 9В и R33-C7-VD9 — минус 9В. Обратная связь на базы VT13(VT15) подается с эмиттерных резисторов мощных выходных транзисторов VT22-VT25, поэтому схема отслеживает равенство напряжений на них (с учетом смещения для запирания диодов) и на входных резисторах R17/ R18 и R19/R20 (согласно схеме на рис.7). Для усилителей мощностью более 80 Вт рекомендуется в каждом выходном плече использовать не менее двух мощных транзисторов, поэтому в данной схеме обратная связь отслеживает некий средний ток транзисторов VT22,VT23 (VT24,VT25) с помощью суммирующих резисторов R42 и R38 (R43 и R39).

Схема малочувствительна к пульсациям напряжения питания. Она прекрасно работает от нестабилизированных источников напряжения от +/- 20 В до +/- 60 В. Амплитуда выходного напряжения меньше напряжения питания всего на 3,5 В. Например, при питании +/- 45 В — выходная мощность 80/140 ватт при нагрузке 8/4 Ома. Скорость нарастания выходного напряжения 70 В/мкС, полоса на полном сигнале 300 кГц, выходное сопротивление около 0,005 Ом на частотах до 50 кГц, нелинейные искажения даже на 20 кГц менее 0,003 % при полной мощности ! Выходные транзисторы легко выдерживают выходное напряжение полного размаха частотой 200 кГц ! Схема работает в супер-А классе (эпюры токов показаны на рис.9) с минимальным током и током покоя в 30мА и 120мА соответственно (на каждый выходной транзистор). Эти токи с точностью лучше 10% поддерживаются для любой температуры выходных транзисторов. Настройка токов должна производиться без сигнала и без нагрузки в такой последовательности: сначала закорачиваем резистор R14, определяющий ток покоя, и резисторами R22 и R23 устанавливаем напряжение 10 мВ на эмиттерных резисторах R42 и R43 (0,33 Ома) в обоих плечах — это токи минимума 30 мА. Затем резистором R14 устанавливаем напряжение 40 мВ на тех же резисторах. Оно соответствует току покоя 120 мА. Затем, при нагрузке и сигнале, на этих же резисторах проверяем правильную форму токов, соответствующую эпюрам на рис.9. При коротком замыкании нагрузки выходной ток ограничен с помощью светодиодов HL3 и HL4 с напряжением 1,7 В на уровне 8 ампер.

Кстати, у этой схемы замечен интересный «бонус» — цепь, состоящая из конденсатора 220 мкФ и резистора Rос, величиной от 390 Ом до 4,7 кОм, установленная между эмиттерами VT5 и VT9 (соединение показано на схеме штриховой линией) превращает выходное сопротивление усилителя в отрицательное !!! При Rос= 390 Ом выходное сопротивление равно минус 0,35 Ома, при 620 Ом — минус 0,22 Ом, при 1,1 кОм — минус 0,11 Ом, причем это сопротивление постоянно во всей звуковой полосе при сохранении остальных параметров усилителя! Хорошая возможность любителям акустики поэкспериментировать с дорогими акустическими проводами или с компенсаторами сопротивления «плохих» проводов.

Еще интересно, что схема отличается от стандартной «классической» схемы с термокомпенсацией только небольшой средней частью — от диодов VD4-VD7 до транзисторов VT18-VT19, а значит возможна совсем несложная доработка многих готовых усилителей с выбрасыванием термодатчиков и повышением надежности и качества звучания. На рис.11 показан другой вариант схемы усилителя доработки, более простой и экономичный, но обеспечивающий те же параметры усилителя, что и предыдущая версия.

Схема рис.10 работает и с полевыми выходными транзисторами, только для перезарядки большой емкости затвора мощных транзисторов типа IRFP240 — IRFP9240 требуется более мощный эмиттерный повторитель, чем VT18,VT19. Доработанная схема представлена на рис.12 и названа универсальной, так как с полевыми транзисторами имеет точно такие же параметры, как с биполярными, только скорость нарастания выходного напряжения немного меньше (50 В/мкС), чего, однако, вполне достаточно для УМЗЧ «с высокой верностью воспроизведения».

Схема полностью симметричного и способного работать как операционный усилитель с питающими напряжениями +/- (6 — 60) В и выходными токами в 10 ампер, показана на рис.13.

Использование в этой схеме расщепителя на эмиттерных повторителях с большим входным сопротивлением, как показано на рис.8, позволило применить на входе простейшие дифференциальные усилители на комплементарных транзисторах с большим усилением (h21 более 500) (VT1-VT5 иVT2-VT6) и схемы с общей базой на VT7 и VT8. Входные токи при таком включении дифкаскадов определяются разницей базовых токов комплементарных транзисторов и при близких значениях h21 составляют сотни наноампер, что позволяет обойтись без емкостей в цепи ООС или без входной емкости, и использовать схему, как мощный УПТ !

Здесь после расщепителя на транзисторах VT9…VT14 обе полуволны сигнала подаются на термостабильные усилители на VT15 — VT22. Для таких усилителей важно соблюдать равенство токов через транзисторы VT16,VT20 и VT17,VT21, так как они сравнивают входные напряжения усилителя (на резисторах R19 и R20) и выходные — на эмиттерных резисторах мощных выходных транзисторов. Идеальный вариант, конечно, здесь применить пары согласованных транзисторов с близкими h21 и Vбэ, типа КР159НТ1 и КТС3103, однако длительное применение транзисторов BC546C/BC556C в таких схемах показало их полную пригодность (желательно брать транзисторы из одной партии и располагать их рядом на плате или склеивать). Практика показала, что такая схема поддерживает напряжение минимума, например 10мВ (Iмин = 30мА) и напряжение покоя 40мВ (Iпокоя=120мА) с точностью 10% при любых температурах мощных транзисторов! Генераторы стабильного тока на VT15,VT19 и VT18,VT22 с помощью регулировки резисторами R23 и R29 позволяют задать ток минимума для мощных транзисторов. Рекомендуемые токи режима «Супер А» — 30/120 мА. Описанный выше выходной каскад имеет скорость нарастания сигнала 120 В/мкС.

Весь усилитель способен работать в полосе частот от 8 Гц до 450 кГц при полной мощности. Скорость нарастания выходного напряжения 80 В/мкС. Меандр идеальной формы размахом 60 В до частоты 200 кГц! Выходное сопротивление менее 10 мОм во всем звуковом диапазоне! Нелинейные искажения менее 0,01 % даже на 20 кГц и полной мощности! При ограничении сигнала нет выброса! Амплитуда выходного напряжения меньше напряжения питания на 3,5/4 В для нагрузки 8/4 Ома, поэтому при напряжении питания, например, +/- 45/40 В (без нагрузки и с ней) выходная мощность, как и схемы рис.10, также 80/140 ватт для 8/4 Ом нагрузки.

Любителей применения операционных усилителей может заинтересовать схема на рис.14, которая тоже построена по структуре рис.7.

Ток покоя и минимальные токи выходных транзисторов устанавливаются с помощью подстроечных резисторов R13 и R18,R21 соответственно. Схема одинакова для полевых и биполярных транзисторов! (подключение биполярных транзисторов показано на рис.15). Все параметры ограничены свойствами применяемых операционных усилителей. Для OPA2134: напряжения питания +/- (20-50) В, полоса 8Гц-200 кГц, скорость нарастания — 40 В/мкС с входным фильтром 1кОм/300пФ. Амплитуда выходного напряжения меньше напряжения питания на 2,5/3,5 В — для нагрузки 8/4 Ома и для любых транзисторов! Ноль на выходе поддерживается идеально. Выходное сопротивление менее 5 мОм! Схему также можно использовать как операционный усилитель (и как инвертирующий усилитель тоже). К сожалению, нелинейные искажения резко растут с ростом частоты до 0,05% на 20 кГц и при ограничении сигнала появляются выбросы, поэтому рекомендовать ее для высококачественных усилителей я бы не стал. Эксперименты с более совершенными микросхемами, которые захотят провести радиолюбители, возможно приведут к положительным результатам.

Для реализации схем со структурой, показанной на рис.5 (также предложенной Питером Бломлеем в 1971г), необходимы расщепители с токовым управлением. Вместо схемы расщепителя со смещением на диодах, которую применил автор, рассмотрим схему расщепителя на токовых зеркалах, схема и графики работы которого показаны на рис.16-17.

В такой схеме, кроме расщепления, можно сразу задать необходимые токи минимума и покоя! Включим встречно два токовых зеркала Вильсона на комплементарных и согласованных парах транзисторов, заземлим эмиттеры левых транзисторов VT1 иVT2, а на правые эмиттеры VT4 и VT5 подадим входной ток Iсигн. Выходные токи Iвых1 и Iвых2 текут в коллекторах VT3 и VT6. Они являются суммой токов: 1/2 Iсигн +Iпок1+Iмин1 и 1/2 Iсигн +Iпок2+Iмин2. Эпюры токов показаны на рис.17. Расщепитель с токовым управлением, показанный на рис.16-1, имеет прекрасные частотные характеристики, высокую линейность в большом диапазоне входных токов, достаточную симметрию и высокое выходное сопротивление, необходимое в схемах рис.4-6! Для расщепителя с управлением напряжением (рис.16-2) характерно большее входное сопротивление, худшая частотная характеристика и линейность, однако при введении ООС с выхода усилителя на эмиттерный резистор Rэ все характеристики становятся приемлемыми. Возможные схемы построения ИТУН ( для усилителя положительной полуволны) показаны на рис.18 — 21.

Реальная схема с токовым расщепителем по рис.19 представлена на рис.22

Выходное напряжение всего на 1-1,5 В меньше напряжения питания ! Скорость нарастания выходного напряжения 100 В/мкС при полосе 600 кГц ( без входного фильтра R1-C2). Выходное сопротивление менее 5 мОм. Задержка сигнала 300 нС. Усилитель выдерживает полное выходное напряжение для синуса и меандра частотой 150 кГц !, а также не горит при КЗ нагрузки и при подаче только одного напряжения питания! Токи покоя и минимума 30/120 мА заложены в самом расщепителе (резисторы R18,R19,R22,R23), но для их реализации нужно выставить нулевые (начальные) токи выходных усилителей ИТУН с помощью резисторов R25 и R34. При таких токах Кг менее 0,01 % даже на частоте 20 кГц и мощности 80 вт /8 Ом.

Простая и надежная схема с токовым расщепителем и операционным усилителем по рис.21 показана на рис. 23

Здесь режим супер-А с токами 30/100 мА и ноль на выходе устанавливаются автоматически ! Полоса 8 Гц- 520 кГц, скорость нарастания выходного напряжения не менее 40 В/мкС. Для ОУ LM4562 искажения такие же, как в предыдущей схеме, но амплитуда выходного напряжения меньше напряжения питания на 4 В (для 8 Ом нагрузки).

На рис.24 показано применение токового расщепителя и в несимметричных схемах (согласно рис.6-2).

Здесь режим супер-А настраивается на 30/130 мА резисторами R29 и R34. Параметры идентичны схеме на рис.22.

На рис.25 показан удачный вариант включения расщепителя в местную обратную связь выходного каскада, что позволило создать почти идеальный выходной каскад (при отсутствии настроек для режима супер-А) с большим входным сопротивлением и прекрасными частотной и амплитудной характеристиками. Для всего усилителя : рабочее напряжение питания от 20 до 50 В, амплитуда выходного напряжения меньше напряжения питания на 2,5 — 3 В, скорость нарастания выходного напряжения 80 В/мкС при полосе 400 кГц, режим супер-А с токами покоя и минимума 110/30 мА соответственно, ограничение сигнала без выбросов, воспроизведение меандра частотой 150 кГц и амплитудой +/- 25 В, гармоники менее 0,003 % даже на 20 кГц.

Все описанные выше усилители могут быть перенастроены, при желании, на работу в режимах А,В или АВ, причем со стабилизацией выбранного режима. Замечу, что минимальные искажения в УМЗЧ конечно можно получить в режиме А, однако измерения показывают, что разница между режимами А и супер-А появляется только на частотах 18-20 кГц и всего в несколько тысячных процента, чего не может услышать никакой «абсолютный» слух! Дуглас Селф в пятом издании книги «Схемотехника усилителей мощности. Справочник. (2009г)» пишет, что еще в 1975 году исследовал режим супер-А (автор назвал его методом Питера Бломлея), но нашел некие «артефакты в точке кроссовера» и оценил его «как не имеющий коммерческой перспективы», что мне кажется несправедливым. Схемы усилителей, предложенные в данной статье, прекрасно работают и доказывают, что современные усилители нужно делать только в классе супер-А без головной боли «о месте установки термодатчиков и динамике их работы». А в «Справочник» Дугласа Селфа нужно добавлять главу «Выходные каскады с глубокой ООС и хорошей термостабильностью режимов»! (Я так думаю)

В заключении хочется сказать, что схемы УМЗЧ со стабилизацией режима достаточно надежны и могут быть выполнены из недорогих комплектующих, при этом параметры усилителей удовлетворят самого взыскательного любителя высококачественного звука. Некоторые схемы (как на рис.23) настолько просты, что могут быть рекомендованы даже начинающим радиолюбителям. Многие схемы могут быть наверняка улучшены! Новый (точнее хорошо забытый старый) класс супер-А ждет своих исследователей ! Схемотехника усилителей допускает также микросхемное исполнение в виде оригинальной микросхемы УМЗЧ или мощного операционного усилителя, но это уже совсем другая история (и вряд ли Российская )…

Александр Гладкий

Прикрепленные файлы:

• JPEG.rar (3117 Кб)

Теги:

• УНЧ